Пирролохинолин хинон: Пирролохинолинхинон (PQQ) снижает уровень ЛПНП-холестерина — Блог

Содержание

Пирролохинолинхинон, 60 табл./15гХорошее самочувствие!

Описание

Пирролохинолинхинон (Vitacell ® PQQ), 60 табл./15г

Подходит для веганов.

Многофункциональный MGCPQQ ® 10 мг

  • Активирует, стимулирует работу мозга
  • Повышает концентрацию, улучшает память
  • Улучшает функцию мозга
  • Препятствует развитию метаболического синдрома (синдрома резистентности к инсулину)
  • Заряжает энергией

Прием препарата:

1 - 2 табл./день. Дозировку не превышать!

Состав препарата в 1-2 таблетках дневного приема:

MGCPQQ ® динатриевая соль пирролохинолинхинона, соответственно,

10-20мг.

Максимальная суточная доза составляет 20 мг.

Ингредиенты:

Агент антислеживания E 460, кукурузный крахмал, MGCPQQ ® Пирролохинолинхинон динатриевая соль, оболочка таблетки E 470b.

Меры предосторожности:

  • Не рекомендуется во время беременности и кормления
  • Не содержит глютена, дрожжей, лактозы, сахара.

Физиологическое действие:

Кофермент PQQ, или пирролохинолинхинон (витамин B₁₄, ранее метоксантин), представляет собой водорастворимое соединение, которое было обнаружено у микробов в 1979 году. Это соединение не вырабатывается организмом человека и, хотя оно производится в небольших количествах кишечными микробами, основная его часть должна поступать из пищи.

Петрушка, киви, зеленый перец, папайя и тофу являются хорошими источниками PQQ.

PQQ поддерживает функцию митохондрий. Митохондрии ответственны за клеточный энергетический обмен или клеточное дыхание. PQQ влияет на рост, развитие, дифференцировку и продолжительность жизни клеток.

Особенно важно влияние PQQ на здоровье мозга, а также и на метаболизм всего организма.
PQQ активирует 5'АМФ-активируемую протеинкиназу, ферментную систему организма и является важным регулятором выработки энергии и метаболизма клеток.

Активный ингредиент в Vitacell ® PQQ, MGCPQQ ®, представляет собой водорастворимое соединение, полученное путем ферментации штамма CK-275 (Hyphomicrobium denitrificans).

Витамин В14 (Пирролохинолинхинон) проявляет кардиопротекторное и нейропротекторное действие, т.е. защищает нервные клетки и кардиомиоциты в условиях ишемии и гипоксии, уменьшения притока крови и кислорода к этим органам.

Пирролохинолинхинон (PQQ) - водорастворимое соединение, оказывающее благоприятное влияние на работу репродуктивной системы человека. Это вещество устойчиво к воздействию высоких температур, активизирует выработку лизина и приводит к снижению ЛПНП-холестерина.

Пирролохинолинхинон (Витамин В14) также способствует регенерации нервной ткани и нервных волокон, замедляет развитие катаракты, помутнение хрусталика, он проявляет и противовоспалительное свойство.

MGCPQQ ® получил новый статус продуктов питания в ЕС 10 августа 2018 года. Это единственный PQQ, имеющий статус Novel Food.

Разработано, протестировано и производится в Финляндии компанией Hankintatukku Oy.

Только зарегистрированные клиенты, купившие этот товар, могут публиковать отзывы.

В Японии открыт новый витамин В

| Поделиться Ученые из исследовательского института RIKEN (Япония) установили, что вещество под названием пирролохинолин-хинон (ПХХ) относится к семейству витаминов В. Удалось выяснить также, что он играет важную роль в обеспечении способности к воспроизведению потомства (по крайней мере, у мышей).
Руководитель научно-исследовательских работ института RIKEN Такафуми Като (Takafumi Kato) заявил, что данное вещество, открытое еще в 1979 году, по всей видимости, в немалой степени влияет и на вероятность зачатия у человека.

Японские исследователи выяснили, что отсутствие ПХХ в рационе мышей приводит к серьезным нарушениям в работе организма: падает репродуктивность, мышь развивается медленнее, шерсть становится более жесткой. В настоящее время проводятся углубленные исследования, ставящие целью выяснить связь между ПХХ и бесплодием.

По данным института RIKEN, ПХХ стал первым витамином, открытым с 1948 года. Согласно определению, витаминами называют группы органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека, животных и других организмов в ничтожных количествах по сравнению с основными питательными веществами (белками, жирами, углеводами и солями), но имеющих огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности. Организм нуждается в витаминах, но не может производить их в достаточных количествах и, таким образом, эти вещества должны поступать внутрь вместе с пищей.

Ученые выяснили также, что среди блюд японской кухни лучшим источником ПХХ является так называемое "натто" - ферментированные в результате воздействия специальных бактерий соевые бобы. Кроме того, ПХХ содержится также в киви, папайе, сладком перце, петрушке, а еще - в зеленом чае. Обычные мультивитамины не содержат ПХХ.

Источник: по материалам Newsfox.



Витамин В14 (пирроло-хинолин-хинон, кофермент PQQ)

Витамин В14 может по праву считаться самым молодым витамином, он открыт в 1979 г. как критически важный кофермент алкогольдегидрогеназы, апофермента, который необходим для метаболизма алкоголя в печени. В 2003 г. авторитетный журнал Nature опубликовал статью, в которой пирроло-хинолин-хинон описывается как «…новый витамин, являющийся коферментом в окислительно-восстановительных реакциях в организме млекопитающих». Существуют и другие названия этого витамина – это

кофермент PQQ, бывшее название метоксантин. Доказано присутствие пирроло-хинолин-хинона во многих тканях организма человека, в ряде твердых и жидких пищевых продуктов, в частности в грудном молоке. Но совсем недавно научные разработки японских биохимиков подводят все основания, чтобы называть это вещество витамином В14.

Вещество это изучено мало, о том, как влияет оно на человеческий организм доподлинно тоже не все известно. Его изучают на лабораторных крысах, и именно на них удалось открыть некоторые целебные свойства витамина. Группа животных, которые в достаточном количестве получали в рационе витамин В14, значительно реже болела, в сравнении с контрольной группой, лучше размножалась. У них также шерсть была мягче и блестящее.

Установлено, что витамин В14 выступает коферментом флавинредуктазы – важного фермента эритроцитов, красных кровяных телец переносящих кислород. Витамин В14 позволяет эритроцитам дольше жить, а значит, дольше исполнять свою функцию.

Выяснилось, что витамин В14 является сильнейшим антиоксидантом. Он катализирует реакции свободнорадикального окисления.

По своему действию пирроло-хинолин-хинон является веществом, проявляющим одновременно свойства аскорбиновой кислоты (восстановительный потенциал), рибофлавина (окислительно-восстановительные реакции), пиридоксаль-фосфата (карбонильная реактивность). В экспериментах оценено, что пирроло-хинолин-хинон обладает каталитической активностью в осуществлении окислительно-восстановительных реакций по крайней мере в 100 раз большей, чем аскорбиновая кислота (витамин С), витамин K3 (менадион, menadione) и все изофлавоноиды и полифенольные соединения.

Наличие сильных антиоксидантных свойств определяет ряд важных функций, выполняемых витамином В14. Первой, как известно, от свободнорадикального окисления страдают клетки печени. Витамин В14 защищает печень от токсического воздействия многих веществ, в том числе ряда медикаментов, являющихся гепатотоксичными. Витамин В14 является коферментом, то есть структурно-функциональной частью алкогольдегидрогеназы (АДГ). АДГ крайне необходимый фермент, расщепляющий этиловый спирт. Исходя из этого, витамин В14 защищает клетки печени от токсического воздействия алкоголя и как следствие алкогольного гепатита. Конечно, витамин В14, самостоятельно не может вылечить алкоголика от цирроза печени или избавить его от алкоголизма, но в значительной степени защищает печень. Без алкогольдегидрогеназы этиловый спирт даже в микродозах был бы смертелен для человека.

Установлен и тот факт, что витамин В14 проявляет кардиопротекторное и нейропротекторное действие, т.е. есть защищает нервные клетки и кардиомиоциты в условиях ишемии и гипоксии, уменьшения притока крови и кислорода к этим органам. Витамин В14 также способствует регенерации нервной ткани и нервных волокон, замедляет развитие катаракты, помутнение хрусталика, он проявляет и противовоспалительное свойство.

Принимая участие в окислительно-восстановительных реакциях и процессах свободнорадикального окисления, витамин В14 защищает ДНК, РНК, стенки клеток и стенки митохондрий («электростанций клеток») от деструкции и гибели. Витамин В14 проявляет свойства замедления старения организма, защищает нервные, сердечные и печеночные клетки, стимулирует рост и развитие организма (путем стимуляции фактора роста

).

Пирроло-хинолин-хинон важен для роста и развития клеток и внутриклеточных структур (количество и размеры митохондрий), для нормальной репродукции, нормального протекания беременности, роста и развития плода, роста и развития новорожденных. Доказано его участие в осуществлении иммунитета. В частности, пищевые добавки, содержащие пирроло-хинолин-хинон в наномолярных количествах, увеличивают активность B-лимфоцитов и T-лимфоцитов.

Гиповитаминоз витамина В14

Учитывая, что витамина В14 немало в тех продуктах питания, которые все мы любим и употребляем, то и случаев авитаминоза витамина В14 не наблюдалось.

Рекомендуемая суточная доза.

К сожалению, рекомендуемой суточной дозы пока не установлено, но в экспериментах доказано, что эффективная действующая доза пирроло-хинолин-хинона относительно мала и составляет от нескольких наномолей до нескольких микромолей на 1 литр или на 1 кг массы экспериментального объекта.

Синтезирован фармакологический препарат с торговым названием VitaPQQ, который используется как пищевая добавка и/или фармакологическое терапевтическое средство. Используется как препарат, замедляющий процессы старения, обладающий нейрозащитной функцией, благоприятствующий синтезу фактора роста, развития и восстановления нейронов, способствующий восстановлению утраченных психических функций (память) при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера.

Источники витамина В14

Витамин В14 широко распространен среди обычных продуктов питания, поэтому при правильном сбалансированном питании люди не испытывают недостатка этого витамина. Найти его можно в продуктах как растительного так животного происхождения . Вырабатывают его и разные микроорганизмы. Но в особенно большом количестве витамин В14 содержится в киви, папайе, петрушке, сладком перце, помидорах, картошке, сельдерее, зеленом чае, укропе, хлебе грубого помола, вине, бобах, сое, моркови, печени.

Не зря витамин В14 открыт как витамин именно в Японии. Местные ученые установили, что при ферментации соевых бобов некоторыми витаминами синтезируется немалое количество витамина В14. По этому, есть резон употреблять блюда традиционной японской кухни – натто, мисо, тофу – как источники многих антиоксидантов, микро- и макроэлементов, витаминов, в том числе и витамина В14.

Источник: abcslim.ru

К списку статей

Vitacell® PQQ - Природная аптека Silentia

PQQ - это важное питательное вещество поддерживающий функции клеток сердца в присутствии свободных радикалов и способствует притоку крови в сердце_ активно улучшается память, внимание, мышление.

Пирролохинолинхинон Витамин В 14.

В14  способствует улучшению работы множества систем и реакций, в том числе – сердечно-сосудистой, нервной, иммунной и других.

Благодаря данному веществу налаживается доставка кислорода через кровь из легких ко всем органам и тканям. Также пирролохинолинхинон помогает продлить срок жизни эритроцитов и улучшает их активность.
 

Витамин помогает поддерживать нервную систему в порядке, а также минимизирует стрессовое состояние и депрессии.

Отмечено, что благодаря пирролохинолинхинону восстанавливается большинство нервных клеток, тканей и волокон. Он воздействует на умственную деятельность, внимательность и память.

Нередко работа витамина В14 влияет на процесс развитие катаракты, останавливая его. Данное вещество способно приостановить старение тела.

Витамин В14 помогает повысить количество лимфоцитов (Т и В). Выработка лизина возрастает благодаря витамину В14. Такая способность витамина помогает наладить работу репродуктивной системы. Именно это стимулирует защитные функции организма и повышает иммунитет.  Организм можно быстрее справляться с вирусами, бактериями и микробами.

Врачи советуют увеличить потребление продуктов, содержащих витамин В14, беременным девушкам. Ведь пирролохинолинхинон влияет на рост плода, обеспечивая ему полноценное развитие.  

Клетки и мирохондрии получают мощный заряд энергии,  витамин В14 обладает антиоксидантной и окислительно-восстановительной активностью.
Также этот компонент помогает уберечь печень от процессов окисления ее свободными радикалами. Это же витамин защищает организм от воздействия токсинов, токсинов, пищевого, медикаментозного и других видов отравления, пагубного воздействия химиотерапии.

Пирролохинолинхинон помогает расщеплять молекулы этилового спирта, защищая печень от цирроза и негативного воздействия алкоголя.

Витамин В14 положительно сказывается на состоянии волос и ногтевой пластины.
дополнительный прием витамина B14 при ослабленном иммунитете и упадке сил. Положительно влияет компонент на защитные свойства организм. Принимают его для профилактики простудных заболеваний.

Необходимо восполнять запасы пирролохинолинхинона при расстройствах деятельности сердечно-сосудистой системе (атеросклерозе, гипертонии, ишемии, гипоксии).

Прописывают дополнительный прием витамина В14 при затяжном депрессивном состоянии, неврозе, стрессах, а также, заболеваниях нервной системы.

Помогает справится данное вещество с интоксикацией организма. Благодаря витамину В14 кровь очищается от пищевых, алкогольных и медикаментозных токсинов.

При синдроме хронической усталости, замедленном росте и развитии ребенка также необходим витамин группы В.

Нередко его рекомендуют принимать для замедления развития катаракты, синдрома Альцгеймера и Паркинсона. Помогает справится витамин В14 с дерматитом, экземой, ксеростомией. Косметологи утверждают, что данный витамин положительно влияет на рост и структуру волоса.

Вред витамин В14 не может нанести организму. Врачи запрещают прием препарата лишь при индивидуальной непереносимости витамина В14. Других противопоказаний данный компонент не имеет.

Побочный эффект от приема пирролохинолинхинона также не наблюдается.

Как и другие витамины, пирролохинолинхинон способен воздействовать на другие компоненты. Он повышает свою активность при контакте с альфа- липоевой кислотой. А также стимулирует активность других компонентов.

 витамин В14 может выполнять заместительную функцию, вместо витаминов В2, В6 и С

При использовании безопасной формы витамина B₁₄ его ферменты начинают регулировать уровень липидов в крови. Среди основных положительных свойств PQQ выделяют два: он улучшает выработку энергии и защищает клетки от разрушительного воздействия.
Источник: PRO Wellness блог
Читайте подробнее на: https://ru.siberianhealth.com/ru/blogs/zdorove/koferment-pqq/PQQ против ЛПНП-холестерина помимо пересмотра рациона питания, употребления продуктов, богатых полиненасыщенными жирными кислотами, и активных занятий спортом, снизить уровень ЛПНП-холестерина может помочь новая пищевая добавка – кофермент PQQ.

PQQ против ЛПНП-холестерина Помимо пересмотра рациона питания, употребления продуктов, богатых полиненасыщенными жирными кислотами, и активных занятий спортом, снизить уровень ЛПНП-холестерина может помочь новая пищевая добавка – кофермент PQQ.
Источник: PRO Wellness блог
Читайте подробнее на: https://ru.siberianhealth.com/ru/blogs/zdorove/koferment-pqq/

PQQ против ЛПНП-холестерина Помимо пересмотра рациона питания, употребления продуктов, богатых полиненасыщенными жирными кислотами, и активных занятий спортом, снизить уровень ЛПНП-холестерина может помочь новая пищевая добавка – кофермент PQQ.
Источник: PRO Wellness блог
Читайте подробнее на: https://ru.siberianhealth.com/ru/blogs/zdorove/koferment-pqq/

Пирролохинолинхинон PQQ, 5 мг, Вкус Лимона, KAL, 60 мини таблеток

Рекомендуется при:

  • нарушениях памяти
  • головной боли
  • заболеваниях сердечно-сосудистой системы

Что это?

Пирролохинолинхинон или PQQ — это витаминоподобное вещество группы В, которое является одним из наиболее мощных антиоксидантов. Борясь со свободными радикалами и окислением организма, PQQ положительно действует на сердечно-сосудистую систему и поддерживает мозговую функцию. Бренд KAL разработал PQQ в дозировке 5 мг высокой абсорбции в форме быстрорастворимых таблеток, который эффективно усваивается организмом. Этот и множество других антиоксидантов вы можете купить на сайте Мир Витаминов Vita World.

Как это работает?

Главная функция пирролохинолинхинона заключается в стимулировании организма к выработке новых митохондрий. Митохонодрии обеспечивают организм энергией на 90%. Именно от выработки и продолжительности жизни митохондрий зависит адекватная работа сердца и мозга. Как правило, эти органы очень подвержены окислению, которое провоцируют свободные радикалы. PQQ (витамин В14), являясь мощным антиоксидантом, эффективно справляется с этой проблемой. Его антиоксидантные свойства могут повысить жизнеспособность многих систем организма, включая мозг, иммунную работоспособность, здоровье кожи, слизистых оболочек и так далее. Пирролохинолинхинон от KAL будет полезен для всех взрослых и пожилых людей, а также для тех, кто имеет сердечно-сосудистые заболевания, расстройство когнитивных способностей, проблемы с памятью, частые головные боли и другие симптомы нарушений работы мозга.

Показания к применению

Принимать 1 таблетку в день под язык. Не превышать дозировку.

элементВесЕдиницаПроцент
Порция1Таблетка
Порций в упаковке60
PQQ5мг

California Gold Nutrition, пирролохинолинхинон, 20 мг, 30 растительных капсул

California Gold Nutrition, пирролохинолинхинон, 20 мг, 30 растительных капсул

Описание

  • Пирролохинолинхинон California Gold Nutrition

  • Содержит пирролохинолинхинон PureQQ®

  • Растительные капсулы из тапиоки TapiOgels™, произведенные в США

  • Поддерживает функцию митохондрий*

  • Подходит для веганов и вегетарианцев

  • Средство не содержит: глютена, ГМО и сои

  • Производится на предприятии, которое имеет регистрацию текущей надлежащей производственной практики (cGMP) и проходит независимые проверки

Пирролохинолинхинон (PQQ) — эффективный кофактор, обладающий антиоксидантными свойствами, который играет важную роль в поддержании здорового роста, функционирования и обновления митохондрий*.

Пирролохинолинхинон California Gold Nutrition содержит пирролохинолинхинон PureQQ® в растительных капсулах TapiOgels™ из тапиоки, которые производятся в США.

 

Рекомендации по применению

Принимать по 1 капсуле в день во время еды. Рекомендуется принимать в соответствии с назначением квалифицированного медицинского работника.

Ингредиенты

Основные ингредиенты
Пирролохинолинхинон (двунатриевая соль)

Растительные капсулы могут изменять цвет, возможно расслоение содержимого капсулы. Это естественный, неизбежный процесс, который не влияет на качество продукта.

Другие ингредиенты
Растительная капсула (модифицированный тапиоковый крахмал, глицерин, очищенная вода, мальтитол), масло из рисовых отрубей, воск из рисовых отрубей, подсолнечный лецитин.

При производстве данного продукта не используются молоко, яйца, рыба, моллюски и ракообразные, древесные орехи, арахис, пшеница, соя и глютен. Производится на предприятии, проходящем независимые проверки и имеющем регистрацию надлежащей текущей производственной практики (cGMP), где также могут обрабатываться другие продукты, содержащие эти аллергены или ингредиенты.

Предупреждения

Хранить в недоступном для детей месте. Перед началом приема пищевых добавок необходимо проконсультироваться с врачом, фармацевтом, натуропатом или другим квалифицированным медицинским работником.

Продукт герметично упакован в целях безопасности. Не использовать, если защитная пленка отсутствует или повреждена. Рекомендуется хранить при контролируемой комнатной температуре от 20 до 25 °C (от 68 до 77 °F).
 

Пищевая ценность
Размер порции: 1 капсула
Порций в упаковке: 30
  Количество в 1 порции % от суточной нормы
Пирролохинолинхинон (двунатриевая соль) 20 мг
† Суточная норма не определена.

Пирролохинолинхинон, PQQ (Pyrroloquinoline Quinone), Jarrow Formulas, 10 мг, 30 капсул

Описание

Пирролохинолинхинон  Jarrow Formulas 

 Пирролохинолинхинон –  биодобавка которая поддерживает здоровье всего организма. Наиболее положительное влияние она оказывает на работу и здоровье головного мозга и сердечно-сосудистой системы. Дело в том, что Пирролохинолинхинон поддерживает митохондриальную функцию, а именно способствует размножению и долговечной работе митохондрий, которые поставляют основной объем энергии (около 90%) необходимой для нормальной и продолжительной жизнедеятельности. Как правило, мозг и сердце нуждаются в большем количестве энергии, и в процессе их работы естественно образуются свободные радикалы. Именно Пирролохинолинхинон обладает мощнейшим противоокислительным свойством, не только защищая митохондрии от окисления, но и способствует их размножению и продуктивной деятельности.

Способ применения: по 1 капсуле 1 раз в день, желательно, во время еды или по рекомендации врача.

 

Не содержит: пшеницу, клейковину, сою, молоко, яйца, рыбу / моллюски, арахис или орехи.

Предупреждения: если вы беременны, кормите грудью, болеете или вам нет 18 лет ― перед приемом проконсультируйтесь с врачом. Хранить в сухом, прохладном месте вне досягаемости детей, в плотно закрытой упаковке. Не употреблять, если защитное кольцо сломано или отсутствует. 

 

Состав:
Порция: 1 капсула
Порций в упаковке: 30
  Состав  одной порции % от суточной потребности
     
BioPQQ (пирролохинолинхинон хинон динатриевая соль)  10 мг *
* Суточная потребность не определена.

 

 

Влияние пирролохинолинхинона и имидазола пирролохинолина на биологическую активность и нервные функции

Heliyon. 2020 Янв; 6 (1): e03240.

Ясуэ Ямада

a Кафедра биотехнологии и химии, инженерный факультет, Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Казуя Нишии

a Кафедра биотехнологии и биотехнологии Инженерное дело, Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Кодзи Кувата

a Кафедра биотехнологии и химии, инженерный факультет, Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Масаси Накамичи

a Кафедра биотехнологии и химии инженерного факультета Университета Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Кей Наканиси

a Кафедра биотехнологии и химии , Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Ацуши Сугимото

b Ниигат исследовательская лаборатория Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., Ниигата, 950-3112, Япония

Казуто Икемото

b Исследовательская лаборатория Ниигата, Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., Ниигата, 950-3112, Япония

a Кафедра биотехнологии и химии, инженерный факультет , Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

b Исследовательская лаборатория Ниигата, Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., Ниигата, 950-3112, Япония

Получено 23 июля 2018 г .; Пересмотрено 3 июня 2019 г .; Принята в печать 13 января 2020 г.

Это статья в открытом доступе по лицензии CC BY (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Пирролохинолинхинон (PQQ) содержится во фруктах и ​​овощах, а также в грудном молоке человека. Сообщалось, что PQQ обладает высокой реакционной способностью и изменяет структуру имидазола (имидазол-пирролохинолин) в результате реакции с аминокислотой с высоким соотношением в природе. Сравнительное исследование было проведено для выяснения физиологических эффектов, включая нейропротекторные эффекты, стимулирующий рост эффект, антиоксидантные эффекты и стимулирующее действие на митохондриогенез PQQ и имидазолпирролохинолина (IPQ) с использованием клеточной линии нейробластомы человека и клеточной линии гепатоцеллюлярной карциномы.Мы также сравнили уровни экспрессии изоформы субъединицы IV цитохром с оксидазы человека (COX4 / 1), которая является показателем количества митохондрий в клетках, подвергшихся воздействию PQQ, PQQH 2 и IPQ. Результаты сравнения показали, что IPQ имел почти такую ​​же биологическую активность, что и PQQ, за исключением антиоксидантной активности. Также было показано, что PQQ и IPQ улучшают способность к обучению памяти у старых мышей и что BioPQQ® улучшает функцию мозга в языковой области у людей.

Ключевые слова: Пищевая технология, Качество пищевых продуктов, Анализ пищевых продуктов, Химия пищевых продуктов, Питание, Изоформа I субъединицы цитохром с оксидазы, Изоформа I, Когнитивная функция., Пирролохинолинхинон, Митохондриогенез, Имидазол-пирролохинолин

1. Введение

Пиррололин ) был открыт в 1979 году из грамотрицательных бактерий [1, 2, 3, 4] и, как известно, содержится во фруктах и ​​овощах, таких как киви и зеленый перец, а также в грудном молоке человека [5, 6, 7].В 2016 году сообщалось, что PQQ является новым коферментом лактатдегидрогеназы (ЛДГ) млекопитающих [8]. PQQ обладает разнообразными эффектами, включая антиоксидантный эффект, эффект стимуляции роста клеток и стимулирующий эффект на митохондриогенез [9, 10, 11, 12, 13, 14]. PQQNa 2 является наиболее распространенным источником PQQ и используется в качестве функционального питания. Сообщалось, что антиоксидантный эффект PQQ зависит от восстановления хинонового фрагмента [15]. Однако механизмы других действий PQQNa 2 (окисленный PQQ) и восстановленный PQQ (PQQH 2 ) до сих пор неясны.PQQ обладает очень высокой реакционной способностью и легко реагирует с веществами, содержащими аминогруппы, и, как сообщается, он превращается в имидазол-пирролохинолин (IPQ), образуя имидазольный скелет (). В присутствии глицина 100% PQQ превращается в IPQ [7, 16]. Он может реагировать с веществом, содержащим аминогруппу, с образованием IPQ in vivo . Сообщалось о некоторых биологических активностях (активность, способствующая росту клеток и активность по улавливанию радикалов) IPQ [17, 18, 19]. Однако биологическая активность IPQ до сих пор подробно не исследована.Мы исследовали, функционирует ли IPQ in vivo , используя линию клеток нейробластомы человека SK-N-SH и линию клеток гепатоцеллюлярной карциномы печени человека HepG2. Перекись водорода (H 2 O 2 ) является одним из типов активных форм кислорода (АФК) [20]. Нейроны уязвимы для окислительного стресса. Болезнь Паркинсона (БП) - одно из наиболее распространенных нейродегенеративных заболеваний с прогрессирующей нейродегенерацией нигростриатного пути. Сообщалось, что аналог дофамина 6-гидроксидофамин (6-OHDA) индуцирует БП в экспериментах на животных [21].6-OHDA - это нейротоксин, который специфически действует на нервные клетки и поглощается дофаминергическими нейронами. На клетках нейробластомы человека SH-SY5Y было показано, что 15 мкМ PQQ оказывает защитное действие против 6-OHDA [22]. Считается, что ROS и стресс эндоплазматического ретикулума (ERS) вовлечены в токсичность 6-OHDA. В этом исследовании мы исследовали различные защитные эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ в клетках SK-N-SH против 6-OHDA, H 2 O 2 и тапсигаргина (TG).ТГ индуцирует ERS путем обратного ингибирования Ca 2+ -АТФазы (SERCA) на мембране эндоплазматического ретикулума, вызывая гибель клеток [23].

Сравнение структур PQQ, PQQH 2 и IPQ.

Было показано, что мыши и крысы, получавшие диету без PQQ, имеют пониженное количество митохондрий [13, 24]. Используя мышиные клетки Hepa1-6, было показано, что PQQ стимулировал митохондриальный биогенез за счет фосфорилирования CREB (цАМФ-связывающий элемент-связывающий белок) и за счет увеличения уровней экспрессии мРНК и белка PGC1α (рецептор, активируемый пролифератором пероксисом, γкоактиватор-1α). , который является фактором транскрипции, связанным с митохондриогенезом [14].Чтобы изучить стимуляцию митохондриогенеза в клетках человека с помощью PQQ, PQQH 2 и IPQ, исследовали уровни экспрессии COX 4/1 человека (изоформа I субъединицы IV цитохром с оксидазы человека) и PGC1α.

Сообщалось, что PQQ усиливал продукцию фактора роста нервов (NGF) в линии клеток фибробластов мыши LM [12, 25]. При использовании водного лабиринта Морриса было показано, что PQQ влияет на когнитивные функции у старых крыс [26]. PQQ можно использовать в качестве ингредиента пищи, который эффективен для улучшения когнитивных функций мозга.Чтобы изучить эффекты улучшения памяти PQQ и IPQ, был проведен тест пассивного избегания пошагового типа после кормления PQQ и IPQ в течение 7 дней старым мышам. Монреальская когнитивная оценка (MoCA) - это простая и чувствительная скрининговая оценка умеренных когнитивных нарушений (MCI). MoCA охватывает основные когнитивные области. Чтобы оценить влияние PQQ на когнитивные функции человеческого мозга, MoCA была проведена у сорока здоровых мужчин и женщин в возрасте 50–71 лет [27].

2. Материалы и методы

2.1. Образцы и материалы

Ротенон-3- (4,5-диметилтиазол-2-ил) -2,5-дифенилтетразолий бромид (МТТ), глутамин, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) и трипсин были приобретены у Sigma-Aldrich (Сент-Луис). , МО). Модифицированная среда Игла α (MEMα) и MEM были приобретены у GIBCO / Thermo Fisher Scientific (Waltham, MA). Фетальная телячья сыворотка (FCS) была приобретена у Biosciences SIGMA / Sigma-Aldrich. Источником PQQ был PQQNa 2 (BioPQQ®; Mitsubishi Gas Chemical Co. Inc., Япония). Восстановленная форма PQQ (PQQH 2 , свободная форма) была получена в результате реакции PQQNa 2 и избытка аскорбиновой кислоты.Чистый PQQH 2 осаждали из водного раствора реакционной смеси. Осадок чистого PQQH 2 представляет собой протонный аддукт (свободная форма). IPQ (IPQNa 3 ) получали в результате реакции PQQNa 2 и глицина и очищали перекристаллизацией, как сообщалось ранее [28]. Данные для IPQNa 3 следующие: 1H-ЯМР (D2O, TSP): 7,24, 8,20, 9,35 м.д. 13C-ЯМР (D2O, TSP): 112,45, 118,56, 123,79, 128,59, 130,81, 133,17, 134,10, 135,05, 135,09, 136.94, 138,66, 169,63, 170,90, 174,54, 178,89 м.д. МС (положительный результат ESI): 342,0 (M + 1 = IPQ + 1). Для анализа натрия использовали измеритель натрия иона (LAQUA twin B – 722Na +; Horiba Scientific, Киото, Япония). Эти данные указывают на присутствие тринатриевой соли.

2.2. Культура клеток

Клетки SK-N-SH и клетки HepG2 были приобретены в Институте физических и химических исследований (Япония) (IPCR, RIKEN) и выращены в MEMα и MEM с добавлением 2 мМ глутамина и 10% инактивированной нагреванием FCS. соответственно.Клетки поддерживали при 37 ° C и влажности 5% CO 2 /95%, и среду меняли три раза в неделю. Клетки SK-N-SH и клетки HepG2 инкубировали с различными концентрациями материалов в течение 10 мин. Клетки SK-N-SH инкубировали в присутствии 6-OHDA в течение 24 часов в инкубаторе CO 2 или в присутствии H 2 O 2 в течение 10 минут с PQQ или без него, PQQH 2 , или IPQ при комнатной температуре. После инкубации уровни жизнеспособности клеток определяли с помощью анализа МТТ.

2.3. Анализ МТТ

Жизнеспособность клеток анализировали с использованием обычного анализа восстановления МТТ. Клетки инкубировали в присутствии 6-OHDA в течение 24 ч в инкубаторе CO 2 , в присутствии H 2 O 2 в течение 10 мин при комнатной температуре и в присутствии ТГ в течение 24 ч. в инкубаторе CO 2 . После инкубации показатели жизнеспособности клеток определяли с помощью МТТ-анализа. Клетки инкубировали с МТТ (5 мг / мл) при 37 ° C в течение 4 часов. После инкубации среду удаляли, и клетки растворяли в растворе, растворяющем кислоту, в котором 5% додецилсульфат натрия (SDS) в 0.01 M HCl и 0,02 M HCl-изопропанол были смешаны в равных количествах. Поглощение продукта восстановления формазана измеряли при 570 нм в планшет-ридере.

2.4. Эксперименты на животных

Самцов мышей C57BL / 6 в возрасте 48 недель (Charles River Japan, Yokohama, Japan) содержали в контролируемых условиях (температура окружающей среды, 22 ° C ± 2 ° C; 12-часовой цикл свет / темнота, свет включен с С 0:00 до 12:00). Животные имели свободный доступ к пище и воде. Все животные получали гуманный уход, как указано в Руководстве по уходу и использованию лабораторных животных, учрежденном Комитетом по уходу за животными Университета Киндай (номер разрешения: KAEN-23-001).

2.5. Экспрессия COX4 / 1 и PGC1α

Суммарные мРНК экстрагировали из клеток SK-N-SH, которые культивировались в течение 24 часов после добавления 100 нМ PQQ, PQQH 2 или IPQ. Общие мРНК также экстрагировали из клеток HepG2, которые культивировали в течение 24 часов после добавления 1 мкМ PQQ, PQQH 2 или IPQ. Суммарные РНК выделяли из культивируемых клеток с помощью системы выделения общей РНК SV (Promega, Fitchburg, WI). Суммарные РНК (3-5 мкг) транскрибировали в кДНК с использованием набора для синтеза кДНК iScriptTM (Bio-Rad, Hercules, CA).Количественные полимеразные цепные реакции в реальном времени выполняли в системе Эко-ПЦР в реальном времени (Illumia, Сан-Диего, Калифорния) в сочетании с зондами TaqMan (Applied Biosystems) для COX4 / 1 и PGC1α. Относительные количества транскриптов COX4 / 1 и PGC1α были нормализованы до уровня сообщения GAPDH.

2.6. Пошаговый тест пассивного избегания

Физический раствор вводили внутрибрюшинно (i.p.) в течение 7 дней перед тестами в качестве контроля (n = 8 для каждого эксперимента). PQQNa 2 (5.0 мг / кг массы тела) или IPQNa 3 (5,0 мг / кг массы тела) вводили внутрибрюшинно. вводили за 7 дней до обследования (n = 8). Все реагенты растворяли в стерилизованном физиологическом растворе. После отдельных испытаний прибор тщательно очищали влажным бумажным полотенцем (смоченным в смеси этанола и воды), чтобы удалить любые остатки или запахи. Тест пассивного избегания проводился в двухкамерном боксе с одним светлым отделением и одним темным отделением, соединенным раздвижной дверью. В день обучения мышке давали возможность акклиматизироваться в течение 60 с в светлом отсеке устройства.После этого каждую мышь снова помещали в светлую камеру. Дверь открывали, и время, необходимое животному, чтобы войти в темное отделение, регистрировали как начальную латентность (IL). Когда мышь переместилась на темную сторону устройства, через пол сетки был произведен удар ногой (0,1 мА, 1,0 с). В день тестирования (через 24 часа после обучающего теста) каждую мышь помещали в светлый отсек и регистрировали латентность (шаг через латентность, STL) для входа в темный отсек без поражения электрическим током ступни.Если мышь не переходила на темную сторону в течение 300 с, ее снимали с устройства и давали задержку 300 с для теста. STL использовался как мера сохранения памяти [29]. Все эксперименты проводились на мышах в сознании, если не указано иное. Протокол эксперимента был одобрен Комитетом по уходу и использованию лабораторных животных Университета Киндай ((номер разрешения: KAEN-23-001)).

2.7. Тест MoCA

Было проведено двойное слепое плацебо-контролируемое рандомизированное клиническое исследование с параллельными группами с участием здоровых людей среднего и пожилого возраста.Сорок здоровых мужчин и женщин в возрасте от 50 до 71 года (14 мужчин и 26 женщин) были отнесены к группе приема пищи, содержащей PQQ (BioPQQ® в дозе 20 мг в день), и группе приема пищи плацебо. Доза динатриевой соли PQQ была основана на нашем предыдущем исследовании [27, 30]. Чтобы получить единообразный результат теста, каждая группа была случайным образом распределена по возрасту и полу перед употреблением тестируемой пищи. Каждая капсула плацебо содержала 187 мг крахмала, 8,8 мг карамельного красителя, 11 мг стеарата кальция и 13,2 мг материала для гидролиза крахмала.Каждая капсула PQQ содержала 10 мг BioPQQ®, 150,5 мг крахмала, 7,5 мг стеарата кальция и 82 мг материала для гидролиза крахмала. Каждый субъект принимал по 2 капсулы каждый день после завтрака в течение 12 недель. Тест MoCA состоит из 30 баллов (Визуально-пространственное: 5, Именование: 3, Внимание: 6, Язык: 3, Абстракция: 2, Отсроченный отзыв: 5, Ориентация: 6). Испытания были проведены компанией CX Medical Japan Co., Ltd., которую доверила Mitsubishi Gas Chemical Company, Limited. Центром тестирования была клиника питания Университета Кагава.Тесты проводились с 19 ноября 2016 года по 24 марта 2017 года. Тест был одобрен Комитетом по надзору за этикой Университета питания Кагава. Это исследование также проводилось с соблюдением этических норм в соответствии с Хельсинкской декларацией (пересмотренной Генеральной ассамблеей Форталезы в 2013 г.).

2.8. Статистический анализ

Данные выражены как среднее ± стандартная ошибка среднего. Статистический анализ проводился с использованием критерия Даннета или t-критерия Стьюдента. Статистически значимым считалось значение p 0,05 или меньше.

3. Результаты

3.1. Сравнение цитотоксичности PQQ, PQQH

2 и IPQ

. Для исследования различий между цитотоксичностью PQQ, PQQH 2 и IPQ () клетки SK-N-SH и HepG2 инкубировали с различными концентрациями PQQ, PQQH 2 и IPQ на 24 часа. Значения IC 50 для PQQ в клетках SK-N-SH и HepG2 были рассчитаны как 0,17 мМ и 0,43 мМ, соответственно, а значения для PQQH 2 были рассчитаны как 0.25 мМ и 0,19 мМ соответственно (,). Значения IC 50 для IPQ в клетках SK-N-SH и HepG2 были рассчитаны как 3,5 мМ и 1,15 мМ, соответственно (). Жизнеспособность клеток в лунках, не содержащих PQQ, PQQH 2 или IPQ, принимали за 100% и использовали в качестве контрольного образца. IPQ показал более низкую цитотоксичность, чем у PQQ и PQQH 2 , в клетках SK-N-SH и HepG2.

Таблица 1

Сравнение цитотоксичности PQQ, PQQH 2 и IPQ.

902 902 902 902 902 902 2 902 902 902 902 902 9024 HepG2 9052. Стимулирующие рост эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ

. Чтобы изучить эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ на пролиферацию клеток, клетки SK-N-SH и HepG2 культивировали с различными концентрациями PQQ, PQQH 2 и IPQ в течение 72 и 48 часов соответственно. Жизнеспособность клеток измеряли с помощью анализа МТТ. PQQ и IPQ показали пролиферативное действие клеток в зависимости от концентрации, хотя PQQH 2 не оказал влияния на клетки HepG2 (A). Было показано, что клетки SK-N-H (1–500 нМ), которые являются нервными клетками, более чувствительны к PQQ и IPQ, чем клетки HepG2, полученные из печени (1–10 мкМ).Результаты показывают, что реактивность PQQ и IPQ варьируется в зависимости от тканей или клеток.

Сравнение эффектов PQQ, PQQH 2 и IPQ на пролиферацию клеток и их защитных эффектов против гибели клеток, вызванной H 2 O 2 в клетках SK-N-SH и клетках HepG2. (A) Чтобы определить эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ на пролиферацию клеток, клетки SK-N-SH и клетки HepG2 инкубировали с различными концентрациями PQQ и IPQ в течение 72 часов и 48 часов соответственно.После инкубации жизнеспособность клеток определяли с помощью МТТ-анализа. Каждое значение представляет собой среднее значение ± SEM (n = 3–5). * p <0,05 по сравнению с контролем по критерию Даннета. (B) Защитные эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ против гибели клеток, вызванной H 2 O 2 . Клетки SK-N-SH и клетки HepG2 подвергали воздействию H 2 O 2 (5 мМ) в присутствии или в отсутствие PQQ и IPQ в течение 10 мин. После инкубации жизнеспособность клеток определяли с помощью МТТ-анализа. Жизнеспособность клеток без H 2 O 2 считалась 100%.Каждое значение представляет собой среднее значение ± SEM (n = 3–5). ** p <0,01, * p <0,05 по сравнению с 5 мМ H 2 O 2. по критерию Даннета.

3.3. Защитные эффекты PQQ, PQQH

2 и IPQ против гибели клеток, вызванной H 2 O 2 в клетках SK-N-SH и клетках HepG2

Анализ МТТ был проведен для изучения защитных эффектов PQQ, PQQH 2 и IPQ по гибели клеток SK-N-SH и HepG2 путем инкубации клеток с H 2 O 2 в течение 10 мин.Как показано на B, PQQ при 100 нМ показал значительный защитный эффект против гибели клеток SK-N-SH, вызванной H 2 O 2 . PQQH 2 показал слабое защитное действие на клетки. IPQ в концентрации 1–500 мкМ не показал защитного действия. PQQ показал слабый защитный эффект на клетки HepG2. PQQH 2 при 50 мкМ и 100 мкМ показал значительный защитный эффект на клетки. IPQ показал слабое защитное действие на клетки. Результаты показали, что PQQ обладает более высокой антиоксидантной активностью, чем IPQ.Эти результаты показывают, что антиоксидантная активность PQQ и IPQ варьируется в зависимости от тканей или клеток.

3.4. Сравнение защитных эффектов PQQ, PQQH

2 и IPQ против гибели клеток SK-N-SH, индуцированной 6-OHDA и TG

Для сравнения способности PQQ, PQQH 2 и IPQ защищать от 6- OHDA-индуцированная нейротоксичность, клетки SK-N-SH подвергались воздействию 6-OHDA (0, 50 мкМ и 100 мкМ) в течение 24 часов в присутствии PQQ, PQQH 2 или IPQ ().Они предотвращали гибель клеток, вызванную 6-OHDA, при концентрациях от 1 до 100 нМ. Эти результаты показывают, что PQQ, PQQH 2 и IPQ оказывают защитное действие против нейротоксичности, вызванной 6-OHDA, при низких концентрациях. После обработки жизнеспособность клеток измеряли с помощью анализа МТТ. Значения (среднее ± SEM, n = 3-5) выражены в процентах по отношению к необработанным клеткам. PQQ, PQQH 2 и IPQ не показали защитных эффектов против гибели клеток, вызванной TG (данные не показаны).

Сравнение защитных эффектов PQQ, PQQH 2 и IPQ против гибели клеток, вызванной 6-OHDA.Клетки SK-N-SH подвергали воздействию 6-OHDA (0, 50 мкМ и 100 мкМ) в течение 24 часов в присутствии PQQ, PQQH 2 или IPQ. После обработки жизнеспособность клеток определяли с помощью МТТ-анализа. Значения (среднее ± SEM, n = 3-5) выражены в процентах по отношению к необработанным клеткам. ** p <0,01, * p <0,05 по сравнению с контролем по критерию Даннета.

3.5. Экспрессия COX4 / 1 и PGC1a после инкубации с PQQ, PQQH

2 и IPQ

Сообщалось, что PQQ участвует в производстве энергии и в увеличении количества митохондрий.ОТ-ПЦР выполняли с использованием зонда TaqMan, чтобы определить увеличение количества митохондрий. Как показано на фиг.4, уровень экспрессии COX4 / 1 значительно повышался в присутствии 100 нМ PQQ, PQQH 2 или IPQ в клетках SK-N-SH. В присутствии 1 мкМ PQQ, PQQH 2 или IPQ уровень экспрессии COX4 / 1 проявлял тенденцию к увеличению в клетках HepG2. Уровень экспрессии PGC1α также значительно увеличивался в клетках SK-N-SH и клетках HepG2 в присутствии PQQ, PQQH 2 и IPQ.GAPDH, который, как считалось, присутствует во всех клетках в одинаковом количестве, был использован в качестве вещества внутреннего стандарта. PQQ, PQQH 2 и IPQ в концентрации 100 нМ увеличивали уровни экспрессии COX4 / 1 и PGC1α в клетках SK-N-SH. Было обнаружено, что PQQ и IPQ увеличивают количество митохондрий также в нервной системе человека. Усиление митохондриальной продукции может в конечном итоге способствовать росту нервных клеток и клеток печени.

Экспрессия COX4 / 1 и PGC1α в клетках SK-N-SH и клетках HepG2 после инкубации клеток с PQQ, PQQH 2 и IPQ.(A) экспрессия COX4 / 1 в клетках SK-N-SH, (B) экспрессия COX4 / 1 в клетках HepG2 (C) экспрессия PGC1α в клетках SK-N-SH, (D) экспрессия PGC1α в клетках HepG2. Суммарные мРНК экстрагировали из клеток SK-N-SH и клеток HepG2, которые культивировали в течение 24 часов после добавления PQQ, PQQH 2 и IPQ. Сто нМ и 1 мкМ PQQ, PQQH 2 или IPQ добавляли к клеткам SK-N-SH и клеткам HepG2 соответственно. Тотальные РНК выделяли из культивируемых клеток. Суммарные РНК (3-5 мкг) транскрибировали в кДНК с помощью количественных полимеразных цепных реакций в реальном времени с зондами TaqMan для COX4 / 1 и PGC1α.Относительные количества транскриптов COX4 / 1 и PGC1α были нормализованы до уровня сообщения GAPDH. Каждое значение представляет собой среднее значение ± SEM (n = 3–5). *** p <0,001, ** p <0,01, * p <0,05 по сравнению с контролем по критерию Даннета.

3.6. Влияние PQQ и IPQ на обучающую память

Чтобы определить влияние PQQ и IPQ на способность к обучению памяти старых мышей (возраст 48 недель), был проведен пошаговый тест пассивного избегания. PQQ и IPQ в дозах 5,0 мг / кг вводили внутрибрюшинно 47-недельным мышам (n = 8) в течение 7 дней.Как показано на фиг.2, время, необходимое для входа в темную комнату в испытаниях по приобретению (испытания IL), было почти одинаковым у контрольных мышей и мышей, которым вводили PQQ и IPQ. Однако в испытаниях по регенерации (испытания SIL), проведенных через 24 часа, время, необходимое для входа в темную комнату, было примерно в 3 раза и в 2 раза больше для мышей, которым вводили PQQ и IPQ, соответственно. Из результатов стало ясно, что PQQ и IPQ улучшают способность мышей к обучению памяти.

Шаг через задержку задачи пассивного избегания для мышей, которым назначены PQQ и IPQ.Физиологический раствор вводили внутрибрюшинно (i.p.) в течение 10 дней перед испытаниями в качестве контроля (n = 8 для каждого эксперимента). PQQNa 2 (5,0 мг / кг МТ) и IPQNa 3 (5,0 мг / кг МТ) вводили внутрибрюшинно. вводили за 7 дней до испытаний (n = 8) и вводили за 30 минут до испытаний (n = 8) ** p <0,01, * p <0,05 по сравнению с контролем по t-критерию Стьюдента.

3.7. Тест MoCA

Изменения в оценках составили 0,60 ± 0,31 в группе плацебо и 1,25 ± 0,35 в группе PQQ, что указывает на то, что прием PQQ увеличивал оценки, но незначительно (p = 0.118) (). Таким образом, оценки были проанализированы по семи доменам. В языковой задаче изменение оценок в группе плацебо составило 0,15 ± 0,13, а в группе PQQ - 0,65 ± 0,13, что указывает на то, что прием PQQ значительно повысил оценки (p <0,05) ().

Тест MoCA. (A) Общие баллы, (B) Баллы в каждой области. Сорок здоровых мужчин и женщин в возрасте от 50 до 71 года (14 мужчин и 26 женщин) были отнесены к группе приема пищи, содержащей PQQ (BioPQQ® в дозе 20 мг в день), и группе приема пищи плацебо.Чтобы получить единообразный результат теста, каждая группа была случайным образом распределена по возрасту и полу перед употреблением тестируемой пищи. Субъектов кормили один раз в день после завтрака в течение 12 недель. Тест MoCA состоит из 30 баллов (Визуально-пространственное: 5, Именование: 3, Внимание: 6, Язык: 3, Абстракция: 2, Отложенный отзыв: 5, Ориентация: 6). * p <0,05 по сравнению с контролем по t-критерию Стьюдента.

4. Обсуждение

Различные исследования PQQ проводились с момента открытия PQQ в 1974 году [1,2,3,4].Kasahara et al. сообщили о PQQ как о 14-м витамине в 2003 году, и в их отчете был проявлен большой интерес. Однако были также подняты вопросы, и необходимы дополнительные исследования [31]. Сообщалось, что PQQ может предотвратить снижение функции мозга у пожилых людей, особенно внимания и рабочей памяти [27, 30]. Также сообщалось, что PQQ может способствовать снижению уровня сахара в крови [32, 33] и восстановлению после сердечного приступа [34]. Однако механизмы действия PQQ до сих пор неизвестны. Кроме того, из-за высокой реакционной способности PQQ и легкого образования аддуктов с аминокислотами структуры, которые действительно проявляют физиологическую активность in vivo , до сих пор неизвестны.Чтобы получить представление о механизмах действия PQQ и PQQH 2 и изучить эффект IPQ, физиологические активности PQQ, PQQH 2 и IPQ сравнивали в различных экспериментах. Как показано на рисунке, IPQ оказался менее токсичным для клеток SK-N-SH и HepG2, что указывает на то, что PQQ может проявлять токсичность в отношении участка хинона или его степени окисления. Результаты сравнения эффектов PQQ и IPQ на пролиферацию клеток показаны в A. PQQ и IPQ показали более слабое влияние на пролиферацию клеток HepG2, чем на пролиферацию клеток SK-N-SH.Таким образом было показано, что механизм действия может быть различным в зависимости от типа клеток. Были сообщения о том, что PQQ индуцирует пролиферацию фибробластов и увеличивает NGF [12], но этот отчет является первым сообщением о влиянии PQQ на клетки SK-N-SH и клетки HepG2 человека. Как показано на B, PQQ имел защитный эффект против окислительного стресса, но защитный эффект IPQ был очень слабым в клетках HepG2 и SK-N-SH. PQQ защищал от окислительного повреждения, вызванного H 2 O 2 , потому что он имеет много восстанавливающих сайтов и показал защитный эффект при более низкой концентрации, чем IPQ.IPQ имеет меньше восстанавливающих сайтов из-за добавления глицина. Было высказано предположение, что клеткам HepG2 требуется больше PQQ из-за большего повреждения, вызванного перекисью водорода, чем клеткам SK-N-SH. По-видимому, это связано с тем, что хиноновый фрагмент участвует в защитном эффекте против окислительного стресса. Существует вероятность того, что количество рецепторов или связывающих белков различается в зависимости от клеток.

6-OHDA - нейротоксин, который, как известно, вызывает симптомы болезни Паркинсона при введении мышам.О защитном эффекте PQQ на 6-OHDA с использованием клеток нейробластомы человека SH-SY5Y уже сообщалось [22]. В этом исследовании защитный эффект PQQ на 6-OHDA был показан при концентрации 15 мкМ. В настоящем исследовании гибель клеток SK-N-SH, вызванная 6-OHDA, предотвращалась с помощью PQQ, PQQH 2 и IPQ в концентрациях 1–100 нМ. Эти результаты показали, что PQQ, PQQH 2 и IPQ предотвращают гибель нервных клеток при очень низких концентрациях. Сообщалось, что 6-OHDA вызывает дегенерацию нейронов, ингибируя аутофагию, которая обрабатывает денатурированные белки, и ингибируя глутатионредуктазу [35, 36].В клетках SK-N-SH PQQ, PQQH 2 и IPQ эффективны при низких концентрациях, что позволяет предположить, что они более эффективны в индукции аутофагии, чем снижение окислительного стресса с помощью 6-OHDA. Было высказано предположение, что эффект PQQ, PQQH 2 и IPQ в низкой концентрации обусловлен их ингибирующим действием на аутофагию. Эти данные также показали, что SK-N-SH может обладать более чувствительным механизмом, чем SH-SY5Y, против 6-OHDA. Было высказано предположение, что чувствительность PQQ-связывающего белка или рецептора в клетках SK-N-SH и SH-SY5Y различается, но необходимо дальнейшее сравнение.Следовательно, они могут быть эффективными для профилактики и лечения болезни Паркинсона. PQQ, PQQH 2 и IPQ не показали защитного действия на гибель клеток, вызванную TG. Эффект PQQ и IPQ может не быть связан со стрессом эндоплазматического ретикулума.

Чтобы определить влияние PQQ, PQQH 2 и IPQ на способность к обучению памяти старых мышей, был проведен пошаговый тест пассивного избегания. Как показано на фиг.4, в испытаниях по регенерации (испытания SIL), проведенных через 24 часа, время, необходимое для входа в темную комнату, было примерно в 3 раза и в 2 раза больше для мышей, которым вводили PQQ и IPQ, соответственно.Из результатов стало ясно, что PQQ и IPQ улучшают память и способность к обучению мышей. Однако остается много неясных моментов в отношении того, как PQQ и IPQ включены и действуют в организме. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить механизмы, лежащие в основе действия PQQ и IPQ.

Было показано, что PQQ и PQQH 2 имели почти одинаковую реакционную способность in vivo . Было также показано, что активна одна из форм или обе молекулярные формы. Чтобы оценить влияние PQQ на когнитивные функции человеческого мозга, была проведена MoCA.Изменения в оценках составили 0,60 ± 0,31 в группе плацебо и 1,25 ± 0,35 в группе PQQ, что указывает на то, что прием PQQ увеличивал оценки, но незначительно (p = 0,118) (A). Таким образом, оценки были проанализированы по семи доменам. В языковой задаче изменение оценок в группе плацебо составило 0,15 ± 0,13, тогда как в группе PQQ оно составило 0,65 ± 0,13, что указывает на то, что прием PQQ значительно повысил оценки (p <0,05) (B). MoCA - это испытание, которое проверяет легкую деменцию (MCI) и простые сложные задачи.Поэтому маловероятно, что в исследованиях на здоровых людях будут получены повышенные оценки. Однако в нашем исследовании, вопреки ожиданиям, оценки за языковые задания были значительно увеличены. Причина в том, что языковые задания в тесте MoCA сложны. В самом деле, мы считаем, что потребление BioPQQ® значительно повысило баллы в этом исследовании, поскольку баллы предварительного тестирования были значительно ниже, чем баллы других задач. В исследованиях на людях с использованием BioPQQ®, тесты touchM и Stroop показали улучшение функции мозга [27, 29].Настоящее исследование показало, что BioPQQ® эффективен для улучшения когнитивных функций.

Mitchell et al. [6] сообщили, что PQQ очень реактивен с аминокислотами, особенно с глицином, и что 98% PQQ превращается в IPQ in vitro. Они также подсчитали, что сумма PQQ и IPQ в грудном молоке человека составила 140–180 нг / мл (~ 0,5 мкМ). Однако физиологическая активность IPQ не исследовалась. В нашем биологическом эксперименте с использованием клеток SK-N-SH и в нашем эксперименте на животных с использованием мышей IPQ показал защитный эффект против 6-OHDA и способствовал пролиферации клеток, увеличению COX4 / 1 и PGC1α, улучшению памяти и способности к обучению, поскольку сделал PQQ.Сообщалось также, что концентрация PQQ в крови повышалась при приеме PQQ [37, 38]. Этот PQQ не полностью изменяется на IPQ даже в среде, в которой PQQ легко заменяется на IPQ. Принимая во внимание эти факты, было высказано предположение, что физиологические эффекты PQQ являются комбинированными эффектами PQQ и IPQ. Считалось, что существует конвертирующий фермент, который превращает IPQ в PQQ. Необходимы дополнительные эксперименты по кинетике PQQ и IPQ in vivo . Результаты показали, что IPQ можно применять в добавках для защиты клеток и поддержания познания из-за его низкой цитотоксичности и высокой стабильности.

5. Заключение

Было высказано предположение, что IPQ безопаснее, чем PQQ, и что цитотоксичность обоих зависит от хинонового фрагмента. Было показано, что различные защитные эффекты PQQ и IPQ в отношении окислительного стресса зависят от хинонового фрагмента. Эффекты PQQ и IPQ на пролиферацию клеток и экспрессию генов зависели от типа клеток, SK-N-SH и HepG2. Вполне возможно, что восприимчивость различается в зависимости от клеток. И PQQ, и IPQ показали когнитивные эффекты в экспериментах на мышах.Результаты показали, что IPQ функционирует как PQQ in vivo . Результаты также показали, что IPQ можно применять в добавках для защиты клеток и поддержания познания из-за его низкой цитотоксичности и высокой стабильности.

Заявления

Заявление автора о вкладе

Ясуэ Ямада: задумал и спроектировал эксперименты; Проанализировал и интерпретировал данные; Написал газету.

Казуя Нишии, Кодзи Кувата, Масаши Накамичи, Кей Наканиши: Провел эксперименты; Предоставленные реагенты, материалы, инструменты анализа или данные.

Ацуши Сугимото: проводил эксперименты; Проанализировал и интерпретировал данные; Предоставленные реагенты, материалы, инструменты анализа или данные; Написал газету.

Кадзуто Икемото: Предоставленные реагенты, материалы, инструменты анализа или данные; Написал газету.

Отчет о финансировании

Это исследование проводится при поддержке программы Matching Planner Programme от Японского агентства по науке и технологиям (JST). ID; MP28116808481.

Заявление о конкурирующих интересах

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дополнительная информация

Дополнительная информация для этого документа недоступна.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить г-жу Кейко Бесшо за ее помощь в подготовке этой рукописи. Мы также хотели бы поблагодарить Тацуя Шинохара, Наоя Нобутани, Такахуми Хори, Сэйити Эги, Юта Ямаура, Шинья Мацуока, Юма Ямаока, Хироки Номура, Кодай Кубо, Сёго Нишида и Хиронори Фудзивара за их помощь в экспериментах.

Список литературы

1. Солсбери С.А., Форрест Х.С., Круз У.Б.Т., Кеннард О. Новый кофермент бактериальной первичной алкогольдегидрогеназы. Природа. 1979; 280: 843–844. [PubMed] [Google Scholar] 2. Duine J.A., Frank J., Van J.K., Zeeland Глюкозодегидрогеназа из acinetobacter calcoaceticus: хинопротеин. FEBS Lett. 1979; 108: 443–446. [PubMed] [Google Scholar] 3. Акагава М., Накано М., Икемото К. Недавний прогресс в исследованиях пользы пирролохинолинхинона для здоровья. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2016; 80 (1): 13–22. Epub 2015 13 июля.[PubMed] [Google Scholar] 4. Ракер Р., Чованадисай В., Накано М. Потенциальное физиологическое значение пирролохинолинхинона. Альтерн. Med. Ред. 2009; 14 (3): 268–277. [PubMed] [Google Scholar] 5. Кумазава Т., Сато К., Сено Х., Исии А., Судзуки О. Уровни пирролохинолинхинона в различных продуктах питания. Biochem. J. 1995; 307: 331–333. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 6. Митчелл А.Е., Джонес А.Д., Мерсер Р.С., Ракер Р. Б. Характеристика производных пирролохинолинхинона аминокислот с помощью масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением и обнаружения в материнском молоке.Анальный. Biochem. 1999; 269: 317–325. [PubMed] [Google Scholar] 7. Stites T.E., Mitchell A.E., B Rucker R. Физиологическое значение хиноферментов и кофакторов семейства O-хинонов. J. Nutr. 2000. 130 (4): 719–727. [PubMed] [Google Scholar] 8. Акагава М., Минемацу К., Шибата Т., Кондо Т., Исии Т., Утида К. Идентификация лактатдегидрогеназы как пирролохинолинхинон (PQQ)-связывающего белка млекопитающих. Sci. Отчет 2016; 6: 26723. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 9. Хе К., Нукада Х., Ураками Т., Мерфи М. Антиоксидантные и прооксидантные свойства пирролохинолинхинона (PQQ): последствия для его функции в биологических системах. Biochem. Pharmacol. 2003. 65: 67–74. [PubMed] [Google Scholar] 10. Нуноме К., Миядзаки С., Накано М., Игучи-Арига С., Арига Х. Пирролохинолинхинон предотвращает вызванную окислительным стрессом гибель нейронов, вероятно, за счет изменений в окислительном статусе DJ-1. Биол. Pharm. Бык. 2008. 31 (7): 1321–1326. [PubMed] [Google Scholar] 11. Zhang Y., Feustel P.J., Kimelberg H.K.Нейропротекция пирролохинолинхиноном (PQQ) при обратимой окклюзии средней мозговой артерии у взрослых крыс. Brain Res. 2006. 1094 (1): 200–206. [PubMed] [Google Scholar] 12. Ямагути К., Сасано А., Ураками Т., Цуджи Т., Кондо К. Стимуляция выработки фактора роста нервов пирролохинолинхиноном и его производными in vitro и in vivo. Biosci. Biotechnol. Biochem. 1993. 57 (7): 1231–1233. [PubMed] [Google Scholar] 13. Стайтс Т., Стормс Д., Бауэрли К., Мах Дж., Харрис К., Фашетти А., Роджерс К., Tchaparian E., Satre M., Rucker R.B. Пирролохинолинхинон модулирует количество и функцию митохондрий у мышей. J. Nutr. 2006. 136 (2): 390–396. [PubMed] [Google Scholar] 14. Chowanadisai W., Bauerly K.A., Tchaparian E., Wong A., Cortopassi G.A., Rucker R.B. Пирролохинолинхинон стимулирует митохондриальный биогенез за счет фосфорилирования белка, связывающего элемент ответа цАМФ, и увеличения экспрессии PGC-1alpha. J. Biol. Chem. 2010. 285 (1): 142–152. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 15.Мукаи К., Оучи А., Накано М. Кинетическое исследование реакции гашения синглетного кислорода пирролохинолехинолом (PQQH 2 , восстановленная форма пирролохинолинехинона) в мицеллярном растворе. J. Agric. Food Chem. 2011. 59 (5): 1705–1712. [PubMed] [Google Scholar] 16. ван Клиф М.А., Йонгеян Дж. А., Дуайн Дж. А. Факторы, влияющие на реакцию пирролохинолинхинона с аминокислотами. Аналитические и механистические выводы. Евро. J. Biochem. 1989. 183 (1): 41–47. [PubMed] [Google Scholar] 17. Найто Ю., Кумазава Т., Кино И., Судзуки О. Влияние пирролохинолинхинона (PQQ) и PQQ-оксазола на синтез ДНК в культивируемых фибробластах человека. Life Sci. 1993. 52 (24): 1909–1915. [PubMed] [Google Scholar] 18. Цучида Т., Ясуяма Т., Хигучи К., Ватанабэ А., Ураками Т., Акаике Т., Сато К., Маеда Х. Защитный эффект пирролохинолинхинона и его производных против повреждения печени крыс, вызванного тетрахлорметаном. J. Gastroenterol. Гепатол. 1993. 8 (4): 342–347. [PubMed] [Google Scholar] 19. Ураками Т., Yoshida C., Akaike T., Maeda H., Nishigori H., Niki E. Синтез моноэфиров пирролохинолинхинона и имидазопирролохинолина, а также активность по улавливанию радикалов с использованием электронно-спинового резонанса in vitro и фармакологическая активность in vivo. J. Nutr. Sci. Витаминол. 1997. 43 (1): 19–33. [PubMed] [Google Scholar] 21. Глинка Ю., Гассен М., Юдим М. Б. Механизм нейротоксичности 6-гидроксидофамина. J. Neural Transm. Дополнение 1997; 50: 55–66. [PubMed] [Google Scholar] 22. Хара Х., Хирамацу Х., Адачи Т.Пирролохинолинхинон является мощным нейропротекторным питательным веществом против нейротоксичности, вызванной 6-гидроксидофамином. Neurochem. Res. 2007. 32 (3): 489–495. [PubMed] [Google Scholar] 24. Бауэрли К., Харрис К., Чованадисай В., Грэм Дж., Гавел П.Дж., Чапариан Э., Сатре М., Карлинер Дж. С., Рукер Р. Б. Изменение статуса питания пирролохинолинхинона модулирует митохондриальный, липидный и энергетический метаболизм у крыс. PLoS One. 2011; 6 (7) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 25. Ямагути К., Цудзи Т., Уэмура Д., Кондо К. Индукция циклооксигеназы важна для усиления синтеза NGF индукторами NGF в L-M клетках. Biosci. Biotechnol. Biochem. 1996. 60 (1): 92–94. [PubMed] [Google Scholar] 26. Такацу Х., Овада К., Абэ К., Накано М., Урано С. Влияние витамина Е на обучение и дефицит памяти у старых крыс. J. Nutr. Sci. Витаминол. 2009. 55 (5): 389–393. [PubMed] [Google Scholar] 27. Ито Й., Хайн К., Миура Х., Уэтаке Т., Накано М., Такемура Н., Сакатани К. Влияние антиоксидантной добавки пирролохинолинхинон динатриевой соли (BioPQQ ™) на когнитивные функции.Adv. Exp. Med. Биол. 2016; 876: 319–325. [PubMed] [Google Scholar] 28. Сасакура Х., Морибе Х., Накано М., Икемото К., Такеучи К., Мори И. Увеличение продолжительности жизни с помощью пероксидазы и двойной оксидазной передачи сигналов АФК через пирролохинолинхинон у C. elegans. J. Cell Sci. 2017; 130 (15): 2631–2643. [PubMed] [Google Scholar] 29. Импи С., Смит Д.М., Обриетан К., Донахью Р., Уэйд К., Сторм Д. Стимуляция транскрипции, опосредованной элементом ответа цАМФ (CRE), во время контекстного обучения. Nat. Neurosci. 1998. 1 (7): 595–601.[PubMed] [Google Scholar] 30. Накано М., Мураяма Ю., Ху Л., Икемото К., Уэтаке Т., Сакатани К. Влияние антиоксидантных добавок (BioPQQ ™) на церебральный кровоток и метаболизм кислорода в префронтальной коре. Adv. Exp. Med. Биол. 2016; 923: 215–222. [PubMed] [Google Scholar] 31. Касахара Т., Като Т. Новый витамин с редокс-кофактором для млекопитающих. Природа. 2003; 422 (6934): 832. [PubMed] [Google Scholar] 32. Takada M., Sumi M., Maeda A., Watanabe F., Kamiya T., Ishii T., Nakano M., Akagawa M. Пирролохинолинхинон, новый ингибитор протеинтирозинфосфатазы 1B, активирует передачу сигналов инсулина в мышечных трубках C2C12 и улучшает нарушение толерантности к глюкозе у мышей с диабетом KK-A (y).Biochem. Биофиз. Res. Commun. 2012. 428 (2): 315–320. [PubMed] [Google Scholar] 33. Кумар Н., Кар А. Пирролохинолинхинон (PQQ) обладает потенциалом для уменьшения индуцированного стрептозотоцином сахарного диабета и окислительного стресса у мышей: гистопатологическое и биохимическое исследование. Chem. Биол. Взаимодействовать. 2015; 240: 278–290. [PubMed] [Google Scholar] 34. Zhu B.Q., Zhou H.Z., Teerlink J.R., Karliner J.S. Пирролохинолинхинон (PQQ) уменьшает размер инфаркта миокарда и улучшает сердечную функцию на моделях ишемии и ишемии / реперфузии на крысах.Кардиоваск. Наркотики Ther. 2004. 18 (6): 421–431. [PubMed] [Google Scholar] 35. Дагда Р.К., Дас Банерджи Т., Янда Э. Как паркинсонические токсины нарушают регуляцию механизма аутофагии. Int. J. Mol. Sci. 2013. 14 (11): 22163–22189. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 36. Chen J.H., Ou H.P., Lin C.Y., Lin F.J., Wu C.R., Chang S.W., Tsai C.W. Карнозиновая кислота предотвращает индуцированную 6-гидроксидофамином гибель клеток в клетках SH-SY5Y посредством опосредования синтеза глутатиона. Chem. Res. Toxicol. 2012; 25 (9): 1893–1901. [PubMed] [Google Scholar] 37.Noji N., Nakamura T., Kitahata N., Taguchi K., Kudo T., Yoshida S., Tsujimoto M., Sugiyama T., Asami T. Простой и чувствительный метод анализа пирролохинолинхинона (PQQ) в различных пищевых продуктах с использованием жидкостная хроматография / тандемная масс-спектрометрия с электрораспылением и ионизацией. J. Agric. Food Chem. 2007. 55 (18): 7258–7263. [PubMed] [Google Scholar] 38. Фукуда М., Эль-Маграбей М.Х., Кишикава Н., Икемото К., Курода Н. Сверхчувствительное определение пирролохинолинхинона в плазме человека с помощью ВЭЖХ с детектированием хемилюминесценции с использованием окислительно-восстановительного цикла хинона.J. Pharm. Биомед. Анальный. 2017; 145: 814–820. [PubMed] [Google Scholar]

Влияние пирролохинолинхинона и имидазолпирролохинолина на биологическую активность и нервные функции

Heliyon. 2020 Янв; 6 (1): e03240.

Ясуэ Ямада

a Кафедра биотехнологии и химии, инженерный факультет, Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Казуя Нишии

a Кафедра биотехнологии и биотехнологии Инженерное дело, Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Кодзи Кувата

a Кафедра биотехнологии и химии, инженерный факультет, Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Масаси Накамичи

a Кафедра биотехнологии и химии инженерного факультета Университета Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Кей Наканиси

a Кафедра биотехнологии и химии , Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Ацуши Сугимото

b Ниигат исследовательская лаборатория Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., Ниигата, 950-3112, Япония

Казуто Икемото

b Исследовательская лаборатория Ниигата, Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., Ниигата, 950-3112, Япония

a Кафедра биотехнологии и химии, инженерный факультет , Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

b Исследовательская лаборатория Ниигата, Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., Ниигата, 950-3112, Япония

Получено 23 июля 2018 г .; Пересмотрено 3 июня 2019 г .; Принята в печать 13 января 2020 г.

Это статья в открытом доступе по лицензии CC BY (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Пирролохинолинхинон (PQQ) содержится во фруктах и ​​овощах, а также в грудном молоке человека. Сообщалось, что PQQ обладает высокой реакционной способностью и изменяет структуру имидазола (имидазол-пирролохинолин) в результате реакции с аминокислотой с высоким соотношением в природе. Сравнительное исследование было проведено для выяснения физиологических эффектов, включая нейропротекторные эффекты, стимулирующий рост эффект, антиоксидантные эффекты и стимулирующее действие на митохондриогенез PQQ и имидазолпирролохинолина (IPQ) с использованием клеточной линии нейробластомы человека и клеточной линии гепатоцеллюлярной карциномы.Мы также сравнили уровни экспрессии изоформы субъединицы IV цитохром с оксидазы человека (COX4 / 1), которая является показателем количества митохондрий в клетках, подвергшихся воздействию PQQ, PQQH 2 и IPQ. Результаты сравнения показали, что IPQ имел почти такую ​​же биологическую активность, что и PQQ, за исключением антиоксидантной активности. Также было показано, что PQQ и IPQ улучшают способность к обучению памяти у старых мышей и что BioPQQ® улучшает функцию мозга в языковой области у людей.

Ключевые слова: Пищевая технология, Качество пищевых продуктов, Анализ пищевых продуктов, Химия пищевых продуктов, Питание, Изоформа I субъединицы цитохром с оксидазы, Изоформа I, Когнитивная функция., Пирролохинолинхинон, Митохондриогенез, Имидазол-пирролохинолин

1. Введение

Пиррололин ) был открыт в 1979 году из грамотрицательных бактерий [1, 2, 3, 4] и, как известно, содержится во фруктах и ​​овощах, таких как киви и зеленый перец, а также в грудном молоке человека [5, 6, 7].В 2016 году сообщалось, что PQQ является новым коферментом лактатдегидрогеназы (ЛДГ) млекопитающих [8]. PQQ обладает разнообразными эффектами, включая антиоксидантный эффект, эффект стимуляции роста клеток и стимулирующий эффект на митохондриогенез [9, 10, 11, 12, 13, 14]. PQQNa 2 является наиболее распространенным источником PQQ и используется в качестве функционального питания. Сообщалось, что антиоксидантный эффект PQQ зависит от восстановления хинонового фрагмента [15]. Однако механизмы других действий PQQNa 2 (окисленный PQQ) и восстановленный PQQ (PQQH 2 ) до сих пор неясны.PQQ обладает очень высокой реакционной способностью и легко реагирует с веществами, содержащими аминогруппы, и, как сообщается, он превращается в имидазол-пирролохинолин (IPQ), образуя имидазольный скелет (). В присутствии глицина 100% PQQ превращается в IPQ [7, 16]. Он может реагировать с веществом, содержащим аминогруппу, с образованием IPQ in vivo . Сообщалось о некоторых биологических активностях (активность, способствующая росту клеток и активность по улавливанию радикалов) IPQ [17, 18, 19]. Однако биологическая активность IPQ до сих пор подробно не исследована.Мы исследовали, функционирует ли IPQ in vivo , используя линию клеток нейробластомы человека SK-N-SH и линию клеток гепатоцеллюлярной карциномы печени человека HepG2. Перекись водорода (H 2 O 2 ) является одним из типов активных форм кислорода (АФК) [20]. Нейроны уязвимы для окислительного стресса. Болезнь Паркинсона (БП) - одно из наиболее распространенных нейродегенеративных заболеваний с прогрессирующей нейродегенерацией нигростриатного пути. Сообщалось, что аналог дофамина 6-гидроксидофамин (6-OHDA) индуцирует БП в экспериментах на животных [21].6-OHDA - это нейротоксин, который специфически действует на нервные клетки и поглощается дофаминергическими нейронами. На клетках нейробластомы человека SH-SY5Y было показано, что 15 мкМ PQQ оказывает защитное действие против 6-OHDA [22]. Считается, что ROS и стресс эндоплазматического ретикулума (ERS) вовлечены в токсичность 6-OHDA. В этом исследовании мы исследовали различные защитные эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ в клетках SK-N-SH против 6-OHDA, H 2 O 2 и тапсигаргина (TG).ТГ индуцирует ERS путем обратного ингибирования Ca 2+ -АТФазы (SERCA) на мембране эндоплазматического ретикулума, вызывая гибель клеток [23].

Сравнение структур PQQ, PQQH 2 и IPQ.

Было показано, что мыши и крысы, получавшие диету без PQQ, имеют пониженное количество митохондрий [13, 24]. Используя мышиные клетки Hepa1-6, было показано, что PQQ стимулировал митохондриальный биогенез за счет фосфорилирования CREB (цАМФ-связывающий элемент-связывающий белок) и за счет увеличения уровней экспрессии мРНК и белка PGC1α (рецептор, активируемый пролифератором пероксисом, γкоактиватор-1α). , который является фактором транскрипции, связанным с митохондриогенезом [14].Чтобы изучить стимуляцию митохондриогенеза в клетках человека с помощью PQQ, PQQH 2 и IPQ, исследовали уровни экспрессии COX 4/1 человека (изоформа I субъединицы IV цитохром с оксидазы человека) и PGC1α.

Сообщалось, что PQQ усиливал продукцию фактора роста нервов (NGF) в линии клеток фибробластов мыши LM [12, 25]. При использовании водного лабиринта Морриса было показано, что PQQ влияет на когнитивные функции у старых крыс [26]. PQQ можно использовать в качестве ингредиента пищи, который эффективен для улучшения когнитивных функций мозга.Чтобы изучить эффекты улучшения памяти PQQ и IPQ, был проведен тест пассивного избегания пошагового типа после кормления PQQ и IPQ в течение 7 дней старым мышам. Монреальская когнитивная оценка (MoCA) - это простая и чувствительная скрининговая оценка умеренных когнитивных нарушений (MCI). MoCA охватывает основные когнитивные области. Чтобы оценить влияние PQQ на когнитивные функции человеческого мозга, MoCA была проведена у сорока здоровых мужчин и женщин в возрасте 50–71 лет [27].

2. Материалы и методы

2.1. Образцы и материалы

Ротенон-3- (4,5-диметилтиазол-2-ил) -2,5-дифенилтетразолий бромид (МТТ), глутамин, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) и трипсин были приобретены у Sigma-Aldrich (Сент-Луис). , МО). Модифицированная среда Игла α (MEMα) и MEM были приобретены у GIBCO / Thermo Fisher Scientific (Waltham, MA). Фетальная телячья сыворотка (FCS) была приобретена у Biosciences SIGMA / Sigma-Aldrich. Источником PQQ был PQQNa 2 (BioPQQ®; Mitsubishi Gas Chemical Co. Inc., Япония). Восстановленная форма PQQ (PQQH 2 , свободная форма) была получена в результате реакции PQQNa 2 и избытка аскорбиновой кислоты.Чистый PQQH 2 осаждали из водного раствора реакционной смеси. Осадок чистого PQQH 2 представляет собой протонный аддукт (свободная форма). IPQ (IPQNa 3 ) получали в результате реакции PQQNa 2 и глицина и очищали перекристаллизацией, как сообщалось ранее [28]. Данные для IPQNa 3 следующие: 1H-ЯМР (D2O, TSP): 7,24, 8,20, 9,35 м.д. 13C-ЯМР (D2O, TSP): 112,45, 118,56, 123,79, 128,59, 130,81, 133,17, 134,10, 135,05, 135,09, 136.94, 138,66, 169,63, 170,90, 174,54, 178,89 м.д. МС (положительный результат ESI): 342,0 (M + 1 = IPQ + 1). Для анализа натрия использовали измеритель натрия иона (LAQUA twin B – 722Na +; Horiba Scientific, Киото, Япония). Эти данные указывают на присутствие тринатриевой соли.

2.2. Культура клеток

Клетки SK-N-SH и клетки HepG2 были приобретены в Институте физических и химических исследований (Япония) (IPCR, RIKEN) и выращены в MEMα и MEM с добавлением 2 мМ глутамина и 10% инактивированной нагреванием FCS. соответственно.Клетки поддерживали при 37 ° C и влажности 5% CO 2 /95%, и среду меняли три раза в неделю. Клетки SK-N-SH и клетки HepG2 инкубировали с различными концентрациями материалов в течение 10 мин. Клетки SK-N-SH инкубировали в присутствии 6-OHDA в течение 24 часов в инкубаторе CO 2 или в присутствии H 2 O 2 в течение 10 минут с PQQ или без него, PQQH 2 , или IPQ при комнатной температуре. После инкубации уровни жизнеспособности клеток определяли с помощью анализа МТТ.

2.3. Анализ МТТ

Жизнеспособность клеток анализировали с использованием обычного анализа восстановления МТТ. Клетки инкубировали в присутствии 6-OHDA в течение 24 ч в инкубаторе CO 2 , в присутствии H 2 O 2 в течение 10 мин при комнатной температуре и в присутствии ТГ в течение 24 ч. в инкубаторе CO 2 . После инкубации показатели жизнеспособности клеток определяли с помощью МТТ-анализа. Клетки инкубировали с МТТ (5 мг / мл) при 37 ° C в течение 4 часов. После инкубации среду удаляли, и клетки растворяли в растворе, растворяющем кислоту, в котором 5% додецилсульфат натрия (SDS) в 0.01 M HCl и 0,02 M HCl-изопропанол были смешаны в равных количествах. Поглощение продукта восстановления формазана измеряли при 570 нм в планшет-ридере.

2.4. Эксперименты на животных

Самцов мышей C57BL / 6 в возрасте 48 недель (Charles River Japan, Yokohama, Japan) содержали в контролируемых условиях (температура окружающей среды, 22 ° C ± 2 ° C; 12-часовой цикл свет / темнота, свет включен с С 0:00 до 12:00). Животные имели свободный доступ к пище и воде. Все животные получали гуманный уход, как указано в Руководстве по уходу и использованию лабораторных животных, учрежденном Комитетом по уходу за животными Университета Киндай (номер разрешения: KAEN-23-001).

2.5. Экспрессия COX4 / 1 и PGC1α

Суммарные мРНК экстрагировали из клеток SK-N-SH, которые культивировались в течение 24 часов после добавления 100 нМ PQQ, PQQH 2 или IPQ. Общие мРНК также экстрагировали из клеток HepG2, которые культивировали в течение 24 часов после добавления 1 мкМ PQQ, PQQH 2 или IPQ. Суммарные РНК выделяли из культивируемых клеток с помощью системы выделения общей РНК SV (Promega, Fitchburg, WI). Суммарные РНК (3-5 мкг) транскрибировали в кДНК с использованием набора для синтеза кДНК iScriptTM (Bio-Rad, Hercules, CA).Количественные полимеразные цепные реакции в реальном времени выполняли в системе Эко-ПЦР в реальном времени (Illumia, Сан-Диего, Калифорния) в сочетании с зондами TaqMan (Applied Biosystems) для COX4 / 1 и PGC1α. Относительные количества транскриптов COX4 / 1 и PGC1α были нормализованы до уровня сообщения GAPDH.

2.6. Пошаговый тест пассивного избегания

Физический раствор вводили внутрибрюшинно (i.p.) в течение 7 дней перед тестами в качестве контроля (n = 8 для каждого эксперимента). PQQNa 2 (5.0 мг / кг массы тела) или IPQNa 3 (5,0 мг / кг массы тела) вводили внутрибрюшинно. вводили за 7 дней до обследования (n = 8). Все реагенты растворяли в стерилизованном физиологическом растворе. После отдельных испытаний прибор тщательно очищали влажным бумажным полотенцем (смоченным в смеси этанола и воды), чтобы удалить любые остатки или запахи. Тест пассивного избегания проводился в двухкамерном боксе с одним светлым отделением и одним темным отделением, соединенным раздвижной дверью. В день обучения мышке давали возможность акклиматизироваться в течение 60 с в светлом отсеке устройства.После этого каждую мышь снова помещали в светлую камеру. Дверь открывали, и время, необходимое животному, чтобы войти в темное отделение, регистрировали как начальную латентность (IL). Когда мышь переместилась на темную сторону устройства, через пол сетки был произведен удар ногой (0,1 мА, 1,0 с). В день тестирования (через 24 часа после обучающего теста) каждую мышь помещали в светлый отсек и регистрировали латентность (шаг через латентность, STL) для входа в темный отсек без поражения электрическим током ступни.Если мышь не переходила на темную сторону в течение 300 с, ее снимали с устройства и давали задержку 300 с для теста. STL использовался как мера сохранения памяти [29]. Все эксперименты проводились на мышах в сознании, если не указано иное. Протокол эксперимента был одобрен Комитетом по уходу и использованию лабораторных животных Университета Киндай ((номер разрешения: KAEN-23-001)).

2.7. Тест MoCA

Было проведено двойное слепое плацебо-контролируемое рандомизированное клиническое исследование с параллельными группами с участием здоровых людей среднего и пожилого возраста.Сорок здоровых мужчин и женщин в возрасте от 50 до 71 года (14 мужчин и 26 женщин) были отнесены к группе приема пищи, содержащей PQQ (BioPQQ® в дозе 20 мг в день), и группе приема пищи плацебо. Доза динатриевой соли PQQ была основана на нашем предыдущем исследовании [27, 30]. Чтобы получить единообразный результат теста, каждая группа была случайным образом распределена по возрасту и полу перед употреблением тестируемой пищи. Каждая капсула плацебо содержала 187 мг крахмала, 8,8 мг карамельного красителя, 11 мг стеарата кальция и 13,2 мг материала для гидролиза крахмала.Каждая капсула PQQ содержала 10 мг BioPQQ®, 150,5 мг крахмала, 7,5 мг стеарата кальция и 82 мг материала для гидролиза крахмала. Каждый субъект принимал по 2 капсулы каждый день после завтрака в течение 12 недель. Тест MoCA состоит из 30 баллов (Визуально-пространственное: 5, Именование: 3, Внимание: 6, Язык: 3, Абстракция: 2, Отсроченный отзыв: 5, Ориентация: 6). Испытания были проведены компанией CX Medical Japan Co., Ltd., которую доверила Mitsubishi Gas Chemical Company, Limited. Центром тестирования была клиника питания Университета Кагава.Тесты проводились с 19 ноября 2016 года по 24 марта 2017 года. Тест был одобрен Комитетом по надзору за этикой Университета питания Кагава. Это исследование также проводилось с соблюдением этических норм в соответствии с Хельсинкской декларацией (пересмотренной Генеральной ассамблеей Форталезы в 2013 г.).

2.8. Статистический анализ

Данные выражены как среднее ± стандартная ошибка среднего. Статистический анализ проводился с использованием критерия Даннета или t-критерия Стьюдента. Статистически значимым считалось значение p 0,05 или меньше.

3. Результаты

3.1. Сравнение цитотоксичности PQQ, PQQH

2 и IPQ

. Для исследования различий между цитотоксичностью PQQ, PQQH 2 и IPQ () клетки SK-N-SH и HepG2 инкубировали с различными концентрациями PQQ, PQQH 2 и IPQ на 24 часа. Значения IC 50 для PQQ в клетках SK-N-SH и HepG2 были рассчитаны как 0,17 мМ и 0,43 мМ, соответственно, а значения для PQQH 2 были рассчитаны как 0.25 мМ и 0,19 мМ соответственно (,). Значения IC 50 для IPQ в клетках SK-N-SH и HepG2 были рассчитаны как 3,5 мМ и 1,15 мМ, соответственно (). Жизнеспособность клеток в лунках, не содержащих PQQ, PQQH 2 или IPQ, принимали за 100% и использовали в качестве контрольного образца. IPQ показал более низкую цитотоксичность, чем у PQQ и PQQH 2 , в клетках SK-N-SH и HepG2.

Таблица 1

Сравнение цитотоксичности PQQ, PQQH 2 и IPQ.

Субстрат Клеточная линия IC 50 (мМ)
PQQ SK-N-SH 0,17
SK-N-SH 0,25
HepG2 0,19
IPQ SK-N-SH 3,50
902 902 902 902 902 902 2 902 902 902 902 902 9024 HepG2 9052. Стимулирующие рост эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ

. Чтобы изучить эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ на пролиферацию клеток, клетки SK-N-SH и HepG2 культивировали с различными концентрациями PQQ, PQQH 2 и IPQ в течение 72 и 48 часов соответственно. Жизнеспособность клеток измеряли с помощью анализа МТТ. PQQ и IPQ показали пролиферативное действие клеток в зависимости от концентрации, хотя PQQH 2 не оказал влияния на клетки HepG2 (A). Было показано, что клетки SK-N-H (1–500 нМ), которые являются нервными клетками, более чувствительны к PQQ и IPQ, чем клетки HepG2, полученные из печени (1–10 мкМ).Результаты показывают, что реактивность PQQ и IPQ варьируется в зависимости от тканей или клеток.

Сравнение эффектов PQQ, PQQH 2 и IPQ на пролиферацию клеток и их защитных эффектов против гибели клеток, вызванной H 2 O 2 в клетках SK-N-SH и клетках HepG2. (A) Чтобы определить эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ на пролиферацию клеток, клетки SK-N-SH и клетки HepG2 инкубировали с различными концентрациями PQQ и IPQ в течение 72 часов и 48 часов соответственно.После инкубации жизнеспособность клеток определяли с помощью МТТ-анализа. Каждое значение представляет собой среднее значение ± SEM (n = 3–5). * p <0,05 по сравнению с контролем по критерию Даннета. (B) Защитные эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ против гибели клеток, вызванной H 2 O 2 . Клетки SK-N-SH и клетки HepG2 подвергали воздействию H 2 O 2 (5 мМ) в присутствии или в отсутствие PQQ и IPQ в течение 10 мин. После инкубации жизнеспособность клеток определяли с помощью МТТ-анализа. Жизнеспособность клеток без H 2 O 2 считалась 100%.Каждое значение представляет собой среднее значение ± SEM (n = 3–5). ** p <0,01, * p <0,05 по сравнению с 5 мМ H 2 O 2. по критерию Даннета.

3.3. Защитные эффекты PQQ, PQQH

2 и IPQ против гибели клеток, вызванной H 2 O 2 в клетках SK-N-SH и клетках HepG2

Анализ МТТ был проведен для изучения защитных эффектов PQQ, PQQH 2 и IPQ по гибели клеток SK-N-SH и HepG2 путем инкубации клеток с H 2 O 2 в течение 10 мин.Как показано на B, PQQ при 100 нМ показал значительный защитный эффект против гибели клеток SK-N-SH, вызванной H 2 O 2 . PQQH 2 показал слабое защитное действие на клетки. IPQ в концентрации 1–500 мкМ не показал защитного действия. PQQ показал слабый защитный эффект на клетки HepG2. PQQH 2 при 50 мкМ и 100 мкМ показал значительный защитный эффект на клетки. IPQ показал слабое защитное действие на клетки. Результаты показали, что PQQ обладает более высокой антиоксидантной активностью, чем IPQ.Эти результаты показывают, что антиоксидантная активность PQQ и IPQ варьируется в зависимости от тканей или клеток.

3.4. Сравнение защитных эффектов PQQ, PQQH

2 и IPQ против гибели клеток SK-N-SH, индуцированной 6-OHDA и TG

Для сравнения способности PQQ, PQQH 2 и IPQ защищать от 6- OHDA-индуцированная нейротоксичность, клетки SK-N-SH подвергались воздействию 6-OHDA (0, 50 мкМ и 100 мкМ) в течение 24 часов в присутствии PQQ, PQQH 2 или IPQ ().Они предотвращали гибель клеток, вызванную 6-OHDA, при концентрациях от 1 до 100 нМ. Эти результаты показывают, что PQQ, PQQH 2 и IPQ оказывают защитное действие против нейротоксичности, вызванной 6-OHDA, при низких концентрациях. После обработки жизнеспособность клеток измеряли с помощью анализа МТТ. Значения (среднее ± SEM, n = 3-5) выражены в процентах по отношению к необработанным клеткам. PQQ, PQQH 2 и IPQ не показали защитных эффектов против гибели клеток, вызванной TG (данные не показаны).

Сравнение защитных эффектов PQQ, PQQH 2 и IPQ против гибели клеток, вызванной 6-OHDA.Клетки SK-N-SH подвергали воздействию 6-OHDA (0, 50 мкМ и 100 мкМ) в течение 24 часов в присутствии PQQ, PQQH 2 или IPQ. После обработки жизнеспособность клеток определяли с помощью МТТ-анализа. Значения (среднее ± SEM, n = 3-5) выражены в процентах по отношению к необработанным клеткам. ** p <0,01, * p <0,05 по сравнению с контролем по критерию Даннета.

3.5. Экспрессия COX4 / 1 и PGC1a после инкубации с PQQ, PQQH

2 и IPQ

Сообщалось, что PQQ участвует в производстве энергии и в увеличении количества митохондрий.ОТ-ПЦР выполняли с использованием зонда TaqMan, чтобы определить увеличение количества митохондрий. Как показано на фиг.4, уровень экспрессии COX4 / 1 значительно повышался в присутствии 100 нМ PQQ, PQQH 2 или IPQ в клетках SK-N-SH. В присутствии 1 мкМ PQQ, PQQH 2 или IPQ уровень экспрессии COX4 / 1 проявлял тенденцию к увеличению в клетках HepG2. Уровень экспрессии PGC1α также значительно увеличивался в клетках SK-N-SH и клетках HepG2 в присутствии PQQ, PQQH 2 и IPQ.GAPDH, который, как считалось, присутствует во всех клетках в одинаковом количестве, был использован в качестве вещества внутреннего стандарта. PQQ, PQQH 2 и IPQ в концентрации 100 нМ увеличивали уровни экспрессии COX4 / 1 и PGC1α в клетках SK-N-SH. Было обнаружено, что PQQ и IPQ увеличивают количество митохондрий также в нервной системе человека. Усиление митохондриальной продукции может в конечном итоге способствовать росту нервных клеток и клеток печени.

Экспрессия COX4 / 1 и PGC1α в клетках SK-N-SH и клетках HepG2 после инкубации клеток с PQQ, PQQH 2 и IPQ.(A) экспрессия COX4 / 1 в клетках SK-N-SH, (B) экспрессия COX4 / 1 в клетках HepG2 (C) экспрессия PGC1α в клетках SK-N-SH, (D) экспрессия PGC1α в клетках HepG2. Суммарные мРНК экстрагировали из клеток SK-N-SH и клеток HepG2, которые культивировали в течение 24 часов после добавления PQQ, PQQH 2 и IPQ. Сто нМ и 1 мкМ PQQ, PQQH 2 или IPQ добавляли к клеткам SK-N-SH и клеткам HepG2 соответственно. Тотальные РНК выделяли из культивируемых клеток. Суммарные РНК (3-5 мкг) транскрибировали в кДНК с помощью количественных полимеразных цепных реакций в реальном времени с зондами TaqMan для COX4 / 1 и PGC1α.Относительные количества транскриптов COX4 / 1 и PGC1α были нормализованы до уровня сообщения GAPDH. Каждое значение представляет собой среднее значение ± SEM (n = 3–5). *** p <0,001, ** p <0,01, * p <0,05 по сравнению с контролем по критерию Даннета.

3.6. Влияние PQQ и IPQ на обучающую память

Чтобы определить влияние PQQ и IPQ на способность к обучению памяти старых мышей (возраст 48 недель), был проведен пошаговый тест пассивного избегания. PQQ и IPQ в дозах 5,0 мг / кг вводили внутрибрюшинно 47-недельным мышам (n = 8) в течение 7 дней.Как показано на фиг.2, время, необходимое для входа в темную комнату в испытаниях по приобретению (испытания IL), было почти одинаковым у контрольных мышей и мышей, которым вводили PQQ и IPQ. Однако в испытаниях по регенерации (испытания SIL), проведенных через 24 часа, время, необходимое для входа в темную комнату, было примерно в 3 раза и в 2 раза больше для мышей, которым вводили PQQ и IPQ, соответственно. Из результатов стало ясно, что PQQ и IPQ улучшают способность мышей к обучению памяти.

Шаг через задержку задачи пассивного избегания для мышей, которым назначены PQQ и IPQ.Физиологический раствор вводили внутрибрюшинно (i.p.) в течение 10 дней перед испытаниями в качестве контроля (n = 8 для каждого эксперимента). PQQNa 2 (5,0 мг / кг МТ) и IPQNa 3 (5,0 мг / кг МТ) вводили внутрибрюшинно. вводили за 7 дней до испытаний (n = 8) и вводили за 30 минут до испытаний (n = 8) ** p <0,01, * p <0,05 по сравнению с контролем по t-критерию Стьюдента.

3.7. Тест MoCA

Изменения в оценках составили 0,60 ± 0,31 в группе плацебо и 1,25 ± 0,35 в группе PQQ, что указывает на то, что прием PQQ увеличивал оценки, но незначительно (p = 0.118) (). Таким образом, оценки были проанализированы по семи доменам. В языковой задаче изменение оценок в группе плацебо составило 0,15 ± 0,13, а в группе PQQ - 0,65 ± 0,13, что указывает на то, что прием PQQ значительно повысил оценки (p <0,05) ().

Тест MoCA. (A) Общие баллы, (B) Баллы в каждой области. Сорок здоровых мужчин и женщин в возрасте от 50 до 71 года (14 мужчин и 26 женщин) были отнесены к группе приема пищи, содержащей PQQ (BioPQQ® в дозе 20 мг в день), и группе приема пищи плацебо.Чтобы получить единообразный результат теста, каждая группа была случайным образом распределена по возрасту и полу перед употреблением тестируемой пищи. Субъектов кормили один раз в день после завтрака в течение 12 недель. Тест MoCA состоит из 30 баллов (Визуально-пространственное: 5, Именование: 3, Внимание: 6, Язык: 3, Абстракция: 2, Отложенный отзыв: 5, Ориентация: 6). * p <0,05 по сравнению с контролем по t-критерию Стьюдента.

4. Обсуждение

Различные исследования PQQ проводились с момента открытия PQQ в 1974 году [1,2,3,4].Kasahara et al. сообщили о PQQ как о 14-м витамине в 2003 году, и в их отчете был проявлен большой интерес. Однако были также подняты вопросы, и необходимы дополнительные исследования [31]. Сообщалось, что PQQ может предотвратить снижение функции мозга у пожилых людей, особенно внимания и рабочей памяти [27, 30]. Также сообщалось, что PQQ может способствовать снижению уровня сахара в крови [32, 33] и восстановлению после сердечного приступа [34]. Однако механизмы действия PQQ до сих пор неизвестны. Кроме того, из-за высокой реакционной способности PQQ и легкого образования аддуктов с аминокислотами структуры, которые действительно проявляют физиологическую активность in vivo , до сих пор неизвестны.Чтобы получить представление о механизмах действия PQQ и PQQH 2 и изучить эффект IPQ, физиологические активности PQQ, PQQH 2 и IPQ сравнивали в различных экспериментах. Как показано на рисунке, IPQ оказался менее токсичным для клеток SK-N-SH и HepG2, что указывает на то, что PQQ может проявлять токсичность в отношении участка хинона или его степени окисления. Результаты сравнения эффектов PQQ и IPQ на пролиферацию клеток показаны в A. PQQ и IPQ показали более слабое влияние на пролиферацию клеток HepG2, чем на пролиферацию клеток SK-N-SH.Таким образом было показано, что механизм действия может быть различным в зависимости от типа клеток. Были сообщения о том, что PQQ индуцирует пролиферацию фибробластов и увеличивает NGF [12], но этот отчет является первым сообщением о влиянии PQQ на клетки SK-N-SH и клетки HepG2 человека. Как показано на B, PQQ имел защитный эффект против окислительного стресса, но защитный эффект IPQ был очень слабым в клетках HepG2 и SK-N-SH. PQQ защищал от окислительного повреждения, вызванного H 2 O 2 , потому что он имеет много восстанавливающих сайтов и показал защитный эффект при более низкой концентрации, чем IPQ.IPQ имеет меньше восстанавливающих сайтов из-за добавления глицина. Было высказано предположение, что клеткам HepG2 требуется больше PQQ из-за большего повреждения, вызванного перекисью водорода, чем клеткам SK-N-SH. По-видимому, это связано с тем, что хиноновый фрагмент участвует в защитном эффекте против окислительного стресса. Существует вероятность того, что количество рецепторов или связывающих белков различается в зависимости от клеток.

6-OHDA - нейротоксин, который, как известно, вызывает симптомы болезни Паркинсона при введении мышам.О защитном эффекте PQQ на 6-OHDA с использованием клеток нейробластомы человека SH-SY5Y уже сообщалось [22]. В этом исследовании защитный эффект PQQ на 6-OHDA был показан при концентрации 15 мкМ. В настоящем исследовании гибель клеток SK-N-SH, вызванная 6-OHDA, предотвращалась с помощью PQQ, PQQH 2 и IPQ в концентрациях 1–100 нМ. Эти результаты показали, что PQQ, PQQH 2 и IPQ предотвращают гибель нервных клеток при очень низких концентрациях. Сообщалось, что 6-OHDA вызывает дегенерацию нейронов, ингибируя аутофагию, которая обрабатывает денатурированные белки, и ингибируя глутатионредуктазу [35, 36].В клетках SK-N-SH PQQ, PQQH 2 и IPQ эффективны при низких концентрациях, что позволяет предположить, что они более эффективны в индукции аутофагии, чем снижение окислительного стресса с помощью 6-OHDA. Было высказано предположение, что эффект PQQ, PQQH 2 и IPQ в низкой концентрации обусловлен их ингибирующим действием на аутофагию. Эти данные также показали, что SK-N-SH может обладать более чувствительным механизмом, чем SH-SY5Y, против 6-OHDA. Было высказано предположение, что чувствительность PQQ-связывающего белка или рецептора в клетках SK-N-SH и SH-SY5Y различается, но необходимо дальнейшее сравнение.Следовательно, они могут быть эффективными для профилактики и лечения болезни Паркинсона. PQQ, PQQH 2 и IPQ не показали защитного действия на гибель клеток, вызванную TG. Эффект PQQ и IPQ может не быть связан со стрессом эндоплазматического ретикулума.

Чтобы определить влияние PQQ, PQQH 2 и IPQ на способность к обучению памяти старых мышей, был проведен пошаговый тест пассивного избегания. Как показано на фиг.4, в испытаниях по регенерации (испытания SIL), проведенных через 24 часа, время, необходимое для входа в темную комнату, было примерно в 3 раза и в 2 раза больше для мышей, которым вводили PQQ и IPQ, соответственно.Из результатов стало ясно, что PQQ и IPQ улучшают память и способность к обучению мышей. Однако остается много неясных моментов в отношении того, как PQQ и IPQ включены и действуют в организме. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить механизмы, лежащие в основе действия PQQ и IPQ.

Было показано, что PQQ и PQQH 2 имели почти одинаковую реакционную способность in vivo . Было также показано, что активна одна из форм или обе молекулярные формы. Чтобы оценить влияние PQQ на когнитивные функции человеческого мозга, была проведена MoCA.Изменения в оценках составили 0,60 ± 0,31 в группе плацебо и 1,25 ± 0,35 в группе PQQ, что указывает на то, что прием PQQ увеличивал оценки, но незначительно (p = 0,118) (A). Таким образом, оценки были проанализированы по семи доменам. В языковой задаче изменение оценок в группе плацебо составило 0,15 ± 0,13, тогда как в группе PQQ оно составило 0,65 ± 0,13, что указывает на то, что прием PQQ значительно повысил оценки (p <0,05) (B). MoCA - это испытание, которое проверяет легкую деменцию (MCI) и простые сложные задачи.Поэтому маловероятно, что в исследованиях на здоровых людях будут получены повышенные оценки. Однако в нашем исследовании, вопреки ожиданиям, оценки за языковые задания были значительно увеличены. Причина в том, что языковые задания в тесте MoCA сложны. В самом деле, мы считаем, что потребление BioPQQ® значительно повысило баллы в этом исследовании, поскольку баллы предварительного тестирования были значительно ниже, чем баллы других задач. В исследованиях на людях с использованием BioPQQ®, тесты touchM и Stroop показали улучшение функции мозга [27, 29].Настоящее исследование показало, что BioPQQ® эффективен для улучшения когнитивных функций.

Mitchell et al. [6] сообщили, что PQQ очень реактивен с аминокислотами, особенно с глицином, и что 98% PQQ превращается в IPQ in vitro. Они также подсчитали, что сумма PQQ и IPQ в грудном молоке человека составила 140–180 нг / мл (~ 0,5 мкМ). Однако физиологическая активность IPQ не исследовалась. В нашем биологическом эксперименте с использованием клеток SK-N-SH и в нашем эксперименте на животных с использованием мышей IPQ показал защитный эффект против 6-OHDA и способствовал пролиферации клеток, увеличению COX4 / 1 и PGC1α, улучшению памяти и способности к обучению, поскольку сделал PQQ.Сообщалось также, что концентрация PQQ в крови повышалась при приеме PQQ [37, 38]. Этот PQQ не полностью изменяется на IPQ даже в среде, в которой PQQ легко заменяется на IPQ. Принимая во внимание эти факты, было высказано предположение, что физиологические эффекты PQQ являются комбинированными эффектами PQQ и IPQ. Считалось, что существует конвертирующий фермент, который превращает IPQ в PQQ. Необходимы дополнительные эксперименты по кинетике PQQ и IPQ in vivo . Результаты показали, что IPQ можно применять в добавках для защиты клеток и поддержания познания из-за его низкой цитотоксичности и высокой стабильности.

5. Заключение

Было высказано предположение, что IPQ безопаснее, чем PQQ, и что цитотоксичность обоих зависит от хинонового фрагмента. Было показано, что различные защитные эффекты PQQ и IPQ в отношении окислительного стресса зависят от хинонового фрагмента. Эффекты PQQ и IPQ на пролиферацию клеток и экспрессию генов зависели от типа клеток, SK-N-SH и HepG2. Вполне возможно, что восприимчивость различается в зависимости от клеток. И PQQ, и IPQ показали когнитивные эффекты в экспериментах на мышах.Результаты показали, что IPQ функционирует как PQQ in vivo . Результаты также показали, что IPQ можно применять в добавках для защиты клеток и поддержания познания из-за его низкой цитотоксичности и высокой стабильности.

Заявления

Заявление автора о вкладе

Ясуэ Ямада: задумал и спроектировал эксперименты; Проанализировал и интерпретировал данные; Написал газету.

Казуя Нишии, Кодзи Кувата, Масаши Накамичи, Кей Наканиши: Провел эксперименты; Предоставленные реагенты, материалы, инструменты анализа или данные.

Ацуши Сугимото: проводил эксперименты; Проанализировал и интерпретировал данные; Предоставленные реагенты, материалы, инструменты анализа или данные; Написал газету.

Кадзуто Икемото: Предоставленные реагенты, материалы, инструменты анализа или данные; Написал газету.

Отчет о финансировании

Это исследование проводится при поддержке программы Matching Planner Programme от Японского агентства по науке и технологиям (JST). ID; MP28116808481.

Заявление о конкурирующих интересах

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дополнительная информация

Дополнительная информация для этого документа недоступна.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить г-жу Кейко Бесшо за ее помощь в подготовке этой рукописи. Мы также хотели бы поблагодарить Тацуя Шинохара, Наоя Нобутани, Такахуми Хори, Сэйити Эги, Юта Ямаура, Шинья Мацуока, Юма Ямаока, Хироки Номура, Кодай Кубо, Сёго Нишида и Хиронори Фудзивара за их помощь в экспериментах.

Список литературы

1. Солсбери С.А., Форрест Х.С., Круз У.Б.Т., Кеннард О. Новый кофермент бактериальной первичной алкогольдегидрогеназы. Природа. 1979; 280: 843–844. [PubMed] [Google Scholar] 2. Duine J.A., Frank J., Van J.K., Zeeland Глюкозодегидрогеназа из acinetobacter calcoaceticus: хинопротеин. FEBS Lett. 1979; 108: 443–446. [PubMed] [Google Scholar] 3. Акагава М., Накано М., Икемото К. Недавний прогресс в исследованиях пользы пирролохинолинхинона для здоровья. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2016; 80 (1): 13–22. Epub 2015 13 июля.[PubMed] [Google Scholar] 4. Ракер Р., Чованадисай В., Накано М. Потенциальное физиологическое значение пирролохинолинхинона. Альтерн. Med. Ред. 2009; 14 (3): 268–277. [PubMed] [Google Scholar] 5. Кумазава Т., Сато К., Сено Х., Исии А., Судзуки О. Уровни пирролохинолинхинона в различных продуктах питания. Biochem. J. 1995; 307: 331–333. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 6. Митчелл А.Е., Джонес А.Д., Мерсер Р.С., Ракер Р. Б. Характеристика производных пирролохинолинхинона аминокислот с помощью масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением и обнаружения в материнском молоке.Анальный. Biochem. 1999; 269: 317–325. [PubMed] [Google Scholar] 7. Stites T.E., Mitchell A.E., B Rucker R. Физиологическое значение хиноферментов и кофакторов семейства O-хинонов. J. Nutr. 2000. 130 (4): 719–727. [PubMed] [Google Scholar] 8. Акагава М., Минемацу К., Шибата Т., Кондо Т., Исии Т., Утида К. Идентификация лактатдегидрогеназы как пирролохинолинхинон (PQQ)-связывающего белка млекопитающих. Sci. Отчет 2016; 6: 26723. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 9. Хе К., Нукада Х., Ураками Т., Мерфи М. Антиоксидантные и прооксидантные свойства пирролохинолинхинона (PQQ): последствия для его функции в биологических системах. Biochem. Pharmacol. 2003. 65: 67–74. [PubMed] [Google Scholar] 10. Нуноме К., Миядзаки С., Накано М., Игучи-Арига С., Арига Х. Пирролохинолинхинон предотвращает вызванную окислительным стрессом гибель нейронов, вероятно, за счет изменений в окислительном статусе DJ-1. Биол. Pharm. Бык. 2008. 31 (7): 1321–1326. [PubMed] [Google Scholar] 11. Zhang Y., Feustel P.J., Kimelberg H.K.Нейропротекция пирролохинолинхиноном (PQQ) при обратимой окклюзии средней мозговой артерии у взрослых крыс. Brain Res. 2006. 1094 (1): 200–206. [PubMed] [Google Scholar] 12. Ямагути К., Сасано А., Ураками Т., Цуджи Т., Кондо К. Стимуляция выработки фактора роста нервов пирролохинолинхиноном и его производными in vitro и in vivo. Biosci. Biotechnol. Biochem. 1993. 57 (7): 1231–1233. [PubMed] [Google Scholar] 13. Стайтс Т., Стормс Д., Бауэрли К., Мах Дж., Харрис К., Фашетти А., Роджерс К., Tchaparian E., Satre M., Rucker R.B. Пирролохинолинхинон модулирует количество и функцию митохондрий у мышей. J. Nutr. 2006. 136 (2): 390–396. [PubMed] [Google Scholar] 14. Chowanadisai W., Bauerly K.A., Tchaparian E., Wong A., Cortopassi G.A., Rucker R.B. Пирролохинолинхинон стимулирует митохондриальный биогенез за счет фосфорилирования белка, связывающего элемент ответа цАМФ, и увеличения экспрессии PGC-1alpha. J. Biol. Chem. 2010. 285 (1): 142–152. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 15.Мукаи К., Оучи А., Накано М. Кинетическое исследование реакции гашения синглетного кислорода пирролохинолехинолом (PQQH 2 , восстановленная форма пирролохинолинехинона) в мицеллярном растворе. J. Agric. Food Chem. 2011. 59 (5): 1705–1712. [PubMed] [Google Scholar] 16. ван Клиф М.А., Йонгеян Дж. А., Дуайн Дж. А. Факторы, влияющие на реакцию пирролохинолинхинона с аминокислотами. Аналитические и механистические выводы. Евро. J. Biochem. 1989. 183 (1): 41–47. [PubMed] [Google Scholar] 17. Найто Ю., Кумазава Т., Кино И., Судзуки О. Влияние пирролохинолинхинона (PQQ) и PQQ-оксазола на синтез ДНК в культивируемых фибробластах человека. Life Sci. 1993. 52 (24): 1909–1915. [PubMed] [Google Scholar] 18. Цучида Т., Ясуяма Т., Хигучи К., Ватанабэ А., Ураками Т., Акаике Т., Сато К., Маеда Х. Защитный эффект пирролохинолинхинона и его производных против повреждения печени крыс, вызванного тетрахлорметаном. J. Gastroenterol. Гепатол. 1993. 8 (4): 342–347. [PubMed] [Google Scholar] 19. Ураками Т., Yoshida C., Akaike T., Maeda H., Nishigori H., Niki E. Синтез моноэфиров пирролохинолинхинона и имидазопирролохинолина, а также активность по улавливанию радикалов с использованием электронно-спинового резонанса in vitro и фармакологическая активность in vivo. J. Nutr. Sci. Витаминол. 1997. 43 (1): 19–33. [PubMed] [Google Scholar] 21. Глинка Ю., Гассен М., Юдим М. Б. Механизм нейротоксичности 6-гидроксидофамина. J. Neural Transm. Дополнение 1997; 50: 55–66. [PubMed] [Google Scholar] 22. Хара Х., Хирамацу Х., Адачи Т.Пирролохинолинхинон является мощным нейропротекторным питательным веществом против нейротоксичности, вызванной 6-гидроксидофамином. Neurochem. Res. 2007. 32 (3): 489–495. [PubMed] [Google Scholar] 24. Бауэрли К., Харрис К., Чованадисай В., Грэм Дж., Гавел П.Дж., Чапариан Э., Сатре М., Карлинер Дж. С., Рукер Р. Б. Изменение статуса питания пирролохинолинхинона модулирует митохондриальный, липидный и энергетический метаболизм у крыс. PLoS One. 2011; 6 (7) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 25. Ямагути К., Цудзи Т., Уэмура Д., Кондо К. Индукция циклооксигеназы важна для усиления синтеза NGF индукторами NGF в L-M клетках. Biosci. Biotechnol. Biochem. 1996. 60 (1): 92–94. [PubMed] [Google Scholar] 26. Такацу Х., Овада К., Абэ К., Накано М., Урано С. Влияние витамина Е на обучение и дефицит памяти у старых крыс. J. Nutr. Sci. Витаминол. 2009. 55 (5): 389–393. [PubMed] [Google Scholar] 27. Ито Й., Хайн К., Миура Х., Уэтаке Т., Накано М., Такемура Н., Сакатани К. Влияние антиоксидантной добавки пирролохинолинхинон динатриевой соли (BioPQQ ™) на когнитивные функции.Adv. Exp. Med. Биол. 2016; 876: 319–325. [PubMed] [Google Scholar] 28. Сасакура Х., Морибе Х., Накано М., Икемото К., Такеучи К., Мори И. Увеличение продолжительности жизни с помощью пероксидазы и двойной оксидазной передачи сигналов АФК через пирролохинолинхинон у C. elegans. J. Cell Sci. 2017; 130 (15): 2631–2643. [PubMed] [Google Scholar] 29. Импи С., Смит Д.М., Обриетан К., Донахью Р., Уэйд К., Сторм Д. Стимуляция транскрипции, опосредованной элементом ответа цАМФ (CRE), во время контекстного обучения. Nat. Neurosci. 1998. 1 (7): 595–601.[PubMed] [Google Scholar] 30. Накано М., Мураяма Ю., Ху Л., Икемото К., Уэтаке Т., Сакатани К. Влияние антиоксидантных добавок (BioPQQ ™) на церебральный кровоток и метаболизм кислорода в префронтальной коре. Adv. Exp. Med. Биол. 2016; 923: 215–222. [PubMed] [Google Scholar] 31. Касахара Т., Като Т. Новый витамин с редокс-кофактором для млекопитающих. Природа. 2003; 422 (6934): 832. [PubMed] [Google Scholar] 32. Takada M., Sumi M., Maeda A., Watanabe F., Kamiya T., Ishii T., Nakano M., Akagawa M. Пирролохинолинхинон, новый ингибитор протеинтирозинфосфатазы 1B, активирует передачу сигналов инсулина в мышечных трубках C2C12 и улучшает нарушение толерантности к глюкозе у мышей с диабетом KK-A (y).Biochem. Биофиз. Res. Commun. 2012. 428 (2): 315–320. [PubMed] [Google Scholar] 33. Кумар Н., Кар А. Пирролохинолинхинон (PQQ) обладает потенциалом для уменьшения индуцированного стрептозотоцином сахарного диабета и окислительного стресса у мышей: гистопатологическое и биохимическое исследование. Chem. Биол. Взаимодействовать. 2015; 240: 278–290. [PubMed] [Google Scholar] 34. Zhu B.Q., Zhou H.Z., Teerlink J.R., Karliner J.S. Пирролохинолинхинон (PQQ) уменьшает размер инфаркта миокарда и улучшает сердечную функцию на моделях ишемии и ишемии / реперфузии на крысах.Кардиоваск. Наркотики Ther. 2004. 18 (6): 421–431. [PubMed] [Google Scholar] 35. Дагда Р.К., Дас Банерджи Т., Янда Э. Как паркинсонические токсины нарушают регуляцию механизма аутофагии. Int. J. Mol. Sci. 2013. 14 (11): 22163–22189. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 36. Chen J.H., Ou H.P., Lin C.Y., Lin F.J., Wu C.R., Chang S.W., Tsai C.W. Карнозиновая кислота предотвращает индуцированную 6-гидроксидофамином гибель клеток в клетках SH-SY5Y посредством опосредования синтеза глутатиона. Chem. Res. Toxicol. 2012; 25 (9): 1893–1901. [PubMed] [Google Scholar] 37.Noji N., Nakamura T., Kitahata N., Taguchi K., Kudo T., Yoshida S., Tsujimoto M., Sugiyama T., Asami T. Простой и чувствительный метод анализа пирролохинолинхинона (PQQ) в различных пищевых продуктах с использованием жидкостная хроматография / тандемная масс-спектрометрия с электрораспылением и ионизацией. J. Agric. Food Chem. 2007. 55 (18): 7258–7263. [PubMed] [Google Scholar] 38. Фукуда М., Эль-Маграбей М.Х., Кишикава Н., Икемото К., Курода Н. Сверхчувствительное определение пирролохинолинхинона в плазме человека с помощью ВЭЖХ с детектированием хемилюминесценции с использованием окислительно-восстановительного цикла хинона.J. Pharm. Биомед. Анальный. 2017; 145: 814–820. [PubMed] [Google Scholar]

Влияние пирролохинолинхинона и имидазолпирролохинолина на биологическую активность и нервные функции

Heliyon. 2020 Янв; 6 (1): e03240.

Ясуэ Ямада

a Кафедра биотехнологии и химии, инженерный факультет, Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Казуя Нишии

a Кафедра биотехнологии и биотехнологии Инженерное дело, Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Кодзи Кувата

a Кафедра биотехнологии и химии, инженерный факультет, Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Масаси Накамичи

a Кафедра биотехнологии и химии инженерного факультета Университета Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Кей Наканиси

a Кафедра биотехнологии и химии , Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

Ацуши Сугимото

b Ниигат исследовательская лаборатория Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., Ниигата, 950-3112, Япония

Казуто Икемото

b Исследовательская лаборатория Ниигата, Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., Ниигата, 950-3112, Япония

a Кафедра биотехнологии и химии, инженерный факультет , Университет Киндай, Хигаси-Хиросима, Хиросима, 739-2116, Япония

b Исследовательская лаборатория Ниигата, Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc., Ниигата, 950-3112, Япония

Получено 23 июля 2018 г .; Пересмотрено 3 июня 2019 г .; Принята в печать 13 января 2020 г.

Это статья в открытом доступе по лицензии CC BY (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Пирролохинолинхинон (PQQ) содержится во фруктах и ​​овощах, а также в грудном молоке человека. Сообщалось, что PQQ обладает высокой реакционной способностью и изменяет структуру имидазола (имидазол-пирролохинолин) в результате реакции с аминокислотой с высоким соотношением в природе. Сравнительное исследование было проведено для выяснения физиологических эффектов, включая нейропротекторные эффекты, стимулирующий рост эффект, антиоксидантные эффекты и стимулирующее действие на митохондриогенез PQQ и имидазолпирролохинолина (IPQ) с использованием клеточной линии нейробластомы человека и клеточной линии гепатоцеллюлярной карциномы.Мы также сравнили уровни экспрессии изоформы субъединицы IV цитохром с оксидазы человека (COX4 / 1), которая является показателем количества митохондрий в клетках, подвергшихся воздействию PQQ, PQQH 2 и IPQ. Результаты сравнения показали, что IPQ имел почти такую ​​же биологическую активность, что и PQQ, за исключением антиоксидантной активности. Также было показано, что PQQ и IPQ улучшают способность к обучению памяти у старых мышей и что BioPQQ® улучшает функцию мозга в языковой области у людей.

Ключевые слова: Пищевая технология, Качество пищевых продуктов, Анализ пищевых продуктов, Химия пищевых продуктов, Питание, Изоформа I субъединицы цитохром с оксидазы, Изоформа I, Когнитивная функция., Пирролохинолинхинон, Митохондриогенез, Имидазол-пирролохинолин

1. Введение

Пиррололин ) был открыт в 1979 году из грамотрицательных бактерий [1, 2, 3, 4] и, как известно, содержится во фруктах и ​​овощах, таких как киви и зеленый перец, а также в грудном молоке человека [5, 6, 7].В 2016 году сообщалось, что PQQ является новым коферментом лактатдегидрогеназы (ЛДГ) млекопитающих [8]. PQQ обладает разнообразными эффектами, включая антиоксидантный эффект, эффект стимуляции роста клеток и стимулирующий эффект на митохондриогенез [9, 10, 11, 12, 13, 14]. PQQNa 2 является наиболее распространенным источником PQQ и используется в качестве функционального питания. Сообщалось, что антиоксидантный эффект PQQ зависит от восстановления хинонового фрагмента [15]. Однако механизмы других действий PQQNa 2 (окисленный PQQ) и восстановленный PQQ (PQQH 2 ) до сих пор неясны.PQQ обладает очень высокой реакционной способностью и легко реагирует с веществами, содержащими аминогруппы, и, как сообщается, он превращается в имидазол-пирролохинолин (IPQ), образуя имидазольный скелет (). В присутствии глицина 100% PQQ превращается в IPQ [7, 16]. Он может реагировать с веществом, содержащим аминогруппу, с образованием IPQ in vivo . Сообщалось о некоторых биологических активностях (активность, способствующая росту клеток и активность по улавливанию радикалов) IPQ [17, 18, 19]. Однако биологическая активность IPQ до сих пор подробно не исследована.Мы исследовали, функционирует ли IPQ in vivo , используя линию клеток нейробластомы человека SK-N-SH и линию клеток гепатоцеллюлярной карциномы печени человека HepG2. Перекись водорода (H 2 O 2 ) является одним из типов активных форм кислорода (АФК) [20]. Нейроны уязвимы для окислительного стресса. Болезнь Паркинсона (БП) - одно из наиболее распространенных нейродегенеративных заболеваний с прогрессирующей нейродегенерацией нигростриатного пути. Сообщалось, что аналог дофамина 6-гидроксидофамин (6-OHDA) индуцирует БП в экспериментах на животных [21].6-OHDA - это нейротоксин, который специфически действует на нервные клетки и поглощается дофаминергическими нейронами. На клетках нейробластомы человека SH-SY5Y было показано, что 15 мкМ PQQ оказывает защитное действие против 6-OHDA [22]. Считается, что ROS и стресс эндоплазматического ретикулума (ERS) вовлечены в токсичность 6-OHDA. В этом исследовании мы исследовали различные защитные эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ в клетках SK-N-SH против 6-OHDA, H 2 O 2 и тапсигаргина (TG).ТГ индуцирует ERS путем обратного ингибирования Ca 2+ -АТФазы (SERCA) на мембране эндоплазматического ретикулума, вызывая гибель клеток [23].

Сравнение структур PQQ, PQQH 2 и IPQ.

Было показано, что мыши и крысы, получавшие диету без PQQ, имеют пониженное количество митохондрий [13, 24]. Используя мышиные клетки Hepa1-6, было показано, что PQQ стимулировал митохондриальный биогенез за счет фосфорилирования CREB (цАМФ-связывающий элемент-связывающий белок) и за счет увеличения уровней экспрессии мРНК и белка PGC1α (рецептор, активируемый пролифератором пероксисом, γкоактиватор-1α). , который является фактором транскрипции, связанным с митохондриогенезом [14].Чтобы изучить стимуляцию митохондриогенеза в клетках человека с помощью PQQ, PQQH 2 и IPQ, исследовали уровни экспрессии COX 4/1 человека (изоформа I субъединицы IV цитохром с оксидазы человека) и PGC1α.

Сообщалось, что PQQ усиливал продукцию фактора роста нервов (NGF) в линии клеток фибробластов мыши LM [12, 25]. При использовании водного лабиринта Морриса было показано, что PQQ влияет на когнитивные функции у старых крыс [26]. PQQ можно использовать в качестве ингредиента пищи, который эффективен для улучшения когнитивных функций мозга.Чтобы изучить эффекты улучшения памяти PQQ и IPQ, был проведен тест пассивного избегания пошагового типа после кормления PQQ и IPQ в течение 7 дней старым мышам. Монреальская когнитивная оценка (MoCA) - это простая и чувствительная скрининговая оценка умеренных когнитивных нарушений (MCI). MoCA охватывает основные когнитивные области. Чтобы оценить влияние PQQ на когнитивные функции человеческого мозга, MoCA была проведена у сорока здоровых мужчин и женщин в возрасте 50–71 лет [27].

2. Материалы и методы

2.1. Образцы и материалы

Ротенон-3- (4,5-диметилтиазол-2-ил) -2,5-дифенилтетразолий бромид (МТТ), глутамин, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА) и трипсин были приобретены у Sigma-Aldrich (Сент-Луис). , МО). Модифицированная среда Игла α (MEMα) и MEM были приобретены у GIBCO / Thermo Fisher Scientific (Waltham, MA). Фетальная телячья сыворотка (FCS) была приобретена у Biosciences SIGMA / Sigma-Aldrich. Источником PQQ был PQQNa 2 (BioPQQ®; Mitsubishi Gas Chemical Co. Inc., Япония). Восстановленная форма PQQ (PQQH 2 , свободная форма) была получена в результате реакции PQQNa 2 и избытка аскорбиновой кислоты.Чистый PQQH 2 осаждали из водного раствора реакционной смеси. Осадок чистого PQQH 2 представляет собой протонный аддукт (свободная форма). IPQ (IPQNa 3 ) получали в результате реакции PQQNa 2 и глицина и очищали перекристаллизацией, как сообщалось ранее [28]. Данные для IPQNa 3 следующие: 1H-ЯМР (D2O, TSP): 7,24, 8,20, 9,35 м.д. 13C-ЯМР (D2O, TSP): 112,45, 118,56, 123,79, 128,59, 130,81, 133,17, 134,10, 135,05, 135,09, 136.94, 138,66, 169,63, 170,90, 174,54, 178,89 м.д. МС (положительный результат ESI): 342,0 (M + 1 = IPQ + 1). Для анализа натрия использовали измеритель натрия иона (LAQUA twin B – 722Na +; Horiba Scientific, Киото, Япония). Эти данные указывают на присутствие тринатриевой соли.

2.2. Культура клеток

Клетки SK-N-SH и клетки HepG2 были приобретены в Институте физических и химических исследований (Япония) (IPCR, RIKEN) и выращены в MEMα и MEM с добавлением 2 мМ глутамина и 10% инактивированной нагреванием FCS. соответственно.Клетки поддерживали при 37 ° C и влажности 5% CO 2 /95%, и среду меняли три раза в неделю. Клетки SK-N-SH и клетки HepG2 инкубировали с различными концентрациями материалов в течение 10 мин. Клетки SK-N-SH инкубировали в присутствии 6-OHDA в течение 24 часов в инкубаторе CO 2 или в присутствии H 2 O 2 в течение 10 минут с PQQ или без него, PQQH 2 , или IPQ при комнатной температуре. После инкубации уровни жизнеспособности клеток определяли с помощью анализа МТТ.

2.3. Анализ МТТ

Жизнеспособность клеток анализировали с использованием обычного анализа восстановления МТТ. Клетки инкубировали в присутствии 6-OHDA в течение 24 ч в инкубаторе CO 2 , в присутствии H 2 O 2 в течение 10 мин при комнатной температуре и в присутствии ТГ в течение 24 ч. в инкубаторе CO 2 . После инкубации показатели жизнеспособности клеток определяли с помощью МТТ-анализа. Клетки инкубировали с МТТ (5 мг / мл) при 37 ° C в течение 4 часов. После инкубации среду удаляли, и клетки растворяли в растворе, растворяющем кислоту, в котором 5% додецилсульфат натрия (SDS) в 0.01 M HCl и 0,02 M HCl-изопропанол были смешаны в равных количествах. Поглощение продукта восстановления формазана измеряли при 570 нм в планшет-ридере.

2.4. Эксперименты на животных

Самцов мышей C57BL / 6 в возрасте 48 недель (Charles River Japan, Yokohama, Japan) содержали в контролируемых условиях (температура окружающей среды, 22 ° C ± 2 ° C; 12-часовой цикл свет / темнота, свет включен с С 0:00 до 12:00). Животные имели свободный доступ к пище и воде. Все животные получали гуманный уход, как указано в Руководстве по уходу и использованию лабораторных животных, учрежденном Комитетом по уходу за животными Университета Киндай (номер разрешения: KAEN-23-001).

2.5. Экспрессия COX4 / 1 и PGC1α

Суммарные мРНК экстрагировали из клеток SK-N-SH, которые культивировались в течение 24 часов после добавления 100 нМ PQQ, PQQH 2 или IPQ. Общие мРНК также экстрагировали из клеток HepG2, которые культивировали в течение 24 часов после добавления 1 мкМ PQQ, PQQH 2 или IPQ. Суммарные РНК выделяли из культивируемых клеток с помощью системы выделения общей РНК SV (Promega, Fitchburg, WI). Суммарные РНК (3-5 мкг) транскрибировали в кДНК с использованием набора для синтеза кДНК iScriptTM (Bio-Rad, Hercules, CA).Количественные полимеразные цепные реакции в реальном времени выполняли в системе Эко-ПЦР в реальном времени (Illumia, Сан-Диего, Калифорния) в сочетании с зондами TaqMan (Applied Biosystems) для COX4 / 1 и PGC1α. Относительные количества транскриптов COX4 / 1 и PGC1α были нормализованы до уровня сообщения GAPDH.

2.6. Пошаговый тест пассивного избегания

Физический раствор вводили внутрибрюшинно (i.p.) в течение 7 дней перед тестами в качестве контроля (n = 8 для каждого эксперимента). PQQNa 2 (5.0 мг / кг массы тела) или IPQNa 3 (5,0 мг / кг массы тела) вводили внутрибрюшинно. вводили за 7 дней до обследования (n = 8). Все реагенты растворяли в стерилизованном физиологическом растворе. После отдельных испытаний прибор тщательно очищали влажным бумажным полотенцем (смоченным в смеси этанола и воды), чтобы удалить любые остатки или запахи. Тест пассивного избегания проводился в двухкамерном боксе с одним светлым отделением и одним темным отделением, соединенным раздвижной дверью. В день обучения мышке давали возможность акклиматизироваться в течение 60 с в светлом отсеке устройства.После этого каждую мышь снова помещали в светлую камеру. Дверь открывали, и время, необходимое животному, чтобы войти в темное отделение, регистрировали как начальную латентность (IL). Когда мышь переместилась на темную сторону устройства, через пол сетки был произведен удар ногой (0,1 мА, 1,0 с). В день тестирования (через 24 часа после обучающего теста) каждую мышь помещали в светлый отсек и регистрировали латентность (шаг через латентность, STL) для входа в темный отсек без поражения электрическим током ступни.Если мышь не переходила на темную сторону в течение 300 с, ее снимали с устройства и давали задержку 300 с для теста. STL использовался как мера сохранения памяти [29]. Все эксперименты проводились на мышах в сознании, если не указано иное. Протокол эксперимента был одобрен Комитетом по уходу и использованию лабораторных животных Университета Киндай ((номер разрешения: KAEN-23-001)).

2.7. Тест MoCA

Было проведено двойное слепое плацебо-контролируемое рандомизированное клиническое исследование с параллельными группами с участием здоровых людей среднего и пожилого возраста.Сорок здоровых мужчин и женщин в возрасте от 50 до 71 года (14 мужчин и 26 женщин) были отнесены к группе приема пищи, содержащей PQQ (BioPQQ® в дозе 20 мг в день), и группе приема пищи плацебо. Доза динатриевой соли PQQ была основана на нашем предыдущем исследовании [27, 30]. Чтобы получить единообразный результат теста, каждая группа была случайным образом распределена по возрасту и полу перед употреблением тестируемой пищи. Каждая капсула плацебо содержала 187 мг крахмала, 8,8 мг карамельного красителя, 11 мг стеарата кальция и 13,2 мг материала для гидролиза крахмала.Каждая капсула PQQ содержала 10 мг BioPQQ®, 150,5 мг крахмала, 7,5 мг стеарата кальция и 82 мг материала для гидролиза крахмала. Каждый субъект принимал по 2 капсулы каждый день после завтрака в течение 12 недель. Тест MoCA состоит из 30 баллов (Визуально-пространственное: 5, Именование: 3, Внимание: 6, Язык: 3, Абстракция: 2, Отсроченный отзыв: 5, Ориентация: 6). Испытания были проведены компанией CX Medical Japan Co., Ltd., которую доверила Mitsubishi Gas Chemical Company, Limited. Центром тестирования была клиника питания Университета Кагава.Тесты проводились с 19 ноября 2016 года по 24 марта 2017 года. Тест был одобрен Комитетом по надзору за этикой Университета питания Кагава. Это исследование также проводилось с соблюдением этических норм в соответствии с Хельсинкской декларацией (пересмотренной Генеральной ассамблеей Форталезы в 2013 г.).

2.8. Статистический анализ

Данные выражены как среднее ± стандартная ошибка среднего. Статистический анализ проводился с использованием критерия Даннета или t-критерия Стьюдента. Статистически значимым считалось значение p 0,05 или меньше.

3. Результаты

3.1. Сравнение цитотоксичности PQQ, PQQH

2 и IPQ

. Для исследования различий между цитотоксичностью PQQ, PQQH 2 и IPQ () клетки SK-N-SH и HepG2 инкубировали с различными концентрациями PQQ, PQQH 2 и IPQ на 24 часа. Значения IC 50 для PQQ в клетках SK-N-SH и HepG2 были рассчитаны как 0,17 мМ и 0,43 мМ, соответственно, а значения для PQQH 2 были рассчитаны как 0.25 мМ и 0,19 мМ соответственно (,). Значения IC 50 для IPQ в клетках SK-N-SH и HepG2 были рассчитаны как 3,5 мМ и 1,15 мМ, соответственно (). Жизнеспособность клеток в лунках, не содержащих PQQ, PQQH 2 или IPQ, принимали за 100% и использовали в качестве контрольного образца. IPQ показал более низкую цитотоксичность, чем у PQQ и PQQH 2 , в клетках SK-N-SH и HepG2.

Таблица 1

Сравнение цитотоксичности PQQ, PQQH 2 и IPQ.

Субстрат Клеточная линия IC 50 (мМ)
PQQ SK-N-SH 0,17
SK-N-SH 0,25
HepG2 0,19
IPQ SK-N-SH 3,50
902 902 902 902 902 902 2 902 902 902 902 902 9024 HepG2 9052. Стимулирующие рост эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ

. Чтобы изучить эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ на пролиферацию клеток, клетки SK-N-SH и HepG2 культивировали с различными концентрациями PQQ, PQQH 2 и IPQ в течение 72 и 48 часов соответственно. Жизнеспособность клеток измеряли с помощью анализа МТТ. PQQ и IPQ показали пролиферативное действие клеток в зависимости от концентрации, хотя PQQH 2 не оказал влияния на клетки HepG2 (A). Было показано, что клетки SK-N-H (1–500 нМ), которые являются нервными клетками, более чувствительны к PQQ и IPQ, чем клетки HepG2, полученные из печени (1–10 мкМ).Результаты показывают, что реактивность PQQ и IPQ варьируется в зависимости от тканей или клеток.

Сравнение эффектов PQQ, PQQH 2 и IPQ на пролиферацию клеток и их защитных эффектов против гибели клеток, вызванной H 2 O 2 в клетках SK-N-SH и клетках HepG2. (A) Чтобы определить эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ на пролиферацию клеток, клетки SK-N-SH и клетки HepG2 инкубировали с различными концентрациями PQQ и IPQ в течение 72 часов и 48 часов соответственно.После инкубации жизнеспособность клеток определяли с помощью МТТ-анализа. Каждое значение представляет собой среднее значение ± SEM (n = 3–5). * p <0,05 по сравнению с контролем по критерию Даннета. (B) Защитные эффекты PQQ, PQQH 2 и IPQ против гибели клеток, вызванной H 2 O 2 . Клетки SK-N-SH и клетки HepG2 подвергали воздействию H 2 O 2 (5 мМ) в присутствии или в отсутствие PQQ и IPQ в течение 10 мин. После инкубации жизнеспособность клеток определяли с помощью МТТ-анализа. Жизнеспособность клеток без H 2 O 2 считалась 100%.Каждое значение представляет собой среднее значение ± SEM (n = 3–5). ** p <0,01, * p <0,05 по сравнению с 5 мМ H 2 O 2. по критерию Даннета.

3.3. Защитные эффекты PQQ, PQQH

2 и IPQ против гибели клеток, вызванной H 2 O 2 в клетках SK-N-SH и клетках HepG2

Анализ МТТ был проведен для изучения защитных эффектов PQQ, PQQH 2 и IPQ по гибели клеток SK-N-SH и HepG2 путем инкубации клеток с H 2 O 2 в течение 10 мин.Как показано на B, PQQ при 100 нМ показал значительный защитный эффект против гибели клеток SK-N-SH, вызванной H 2 O 2 . PQQH 2 показал слабое защитное действие на клетки. IPQ в концентрации 1–500 мкМ не показал защитного действия. PQQ показал слабый защитный эффект на клетки HepG2. PQQH 2 при 50 мкМ и 100 мкМ показал значительный защитный эффект на клетки. IPQ показал слабое защитное действие на клетки. Результаты показали, что PQQ обладает более высокой антиоксидантной активностью, чем IPQ.Эти результаты показывают, что антиоксидантная активность PQQ и IPQ варьируется в зависимости от тканей или клеток.

3.4. Сравнение защитных эффектов PQQ, PQQH

2 и IPQ против гибели клеток SK-N-SH, индуцированной 6-OHDA и TG

Для сравнения способности PQQ, PQQH 2 и IPQ защищать от 6- OHDA-индуцированная нейротоксичность, клетки SK-N-SH подвергались воздействию 6-OHDA (0, 50 мкМ и 100 мкМ) в течение 24 часов в присутствии PQQ, PQQH 2 или IPQ ().Они предотвращали гибель клеток, вызванную 6-OHDA, при концентрациях от 1 до 100 нМ. Эти результаты показывают, что PQQ, PQQH 2 и IPQ оказывают защитное действие против нейротоксичности, вызванной 6-OHDA, при низких концентрациях. После обработки жизнеспособность клеток измеряли с помощью анализа МТТ. Значения (среднее ± SEM, n = 3-5) выражены в процентах по отношению к необработанным клеткам. PQQ, PQQH 2 и IPQ не показали защитных эффектов против гибели клеток, вызванной TG (данные не показаны).

Сравнение защитных эффектов PQQ, PQQH 2 и IPQ против гибели клеток, вызванной 6-OHDA.Клетки SK-N-SH подвергали воздействию 6-OHDA (0, 50 мкМ и 100 мкМ) в течение 24 часов в присутствии PQQ, PQQH 2 или IPQ. После обработки жизнеспособность клеток определяли с помощью МТТ-анализа. Значения (среднее ± SEM, n = 3-5) выражены в процентах по отношению к необработанным клеткам. ** p <0,01, * p <0,05 по сравнению с контролем по критерию Даннета.

3.5. Экспрессия COX4 / 1 и PGC1a после инкубации с PQQ, PQQH

2 и IPQ

Сообщалось, что PQQ участвует в производстве энергии и в увеличении количества митохондрий.ОТ-ПЦР выполняли с использованием зонда TaqMan, чтобы определить увеличение количества митохондрий. Как показано на фиг.4, уровень экспрессии COX4 / 1 значительно повышался в присутствии 100 нМ PQQ, PQQH 2 или IPQ в клетках SK-N-SH. В присутствии 1 мкМ PQQ, PQQH 2 или IPQ уровень экспрессии COX4 / 1 проявлял тенденцию к увеличению в клетках HepG2. Уровень экспрессии PGC1α также значительно увеличивался в клетках SK-N-SH и клетках HepG2 в присутствии PQQ, PQQH 2 и IPQ.GAPDH, который, как считалось, присутствует во всех клетках в одинаковом количестве, был использован в качестве вещества внутреннего стандарта. PQQ, PQQH 2 и IPQ в концентрации 100 нМ увеличивали уровни экспрессии COX4 / 1 и PGC1α в клетках SK-N-SH. Было обнаружено, что PQQ и IPQ увеличивают количество митохондрий также в нервной системе человека. Усиление митохондриальной продукции может в конечном итоге способствовать росту нервных клеток и клеток печени.

Экспрессия COX4 / 1 и PGC1α в клетках SK-N-SH и клетках HepG2 после инкубации клеток с PQQ, PQQH 2 и IPQ.(A) экспрессия COX4 / 1 в клетках SK-N-SH, (B) экспрессия COX4 / 1 в клетках HepG2 (C) экспрессия PGC1α в клетках SK-N-SH, (D) экспрессия PGC1α в клетках HepG2. Суммарные мРНК экстрагировали из клеток SK-N-SH и клеток HepG2, которые культивировали в течение 24 часов после добавления PQQ, PQQH 2 и IPQ. Сто нМ и 1 мкМ PQQ, PQQH 2 или IPQ добавляли к клеткам SK-N-SH и клеткам HepG2 соответственно. Тотальные РНК выделяли из культивируемых клеток. Суммарные РНК (3-5 мкг) транскрибировали в кДНК с помощью количественных полимеразных цепных реакций в реальном времени с зондами TaqMan для COX4 / 1 и PGC1α.Относительные количества транскриптов COX4 / 1 и PGC1α были нормализованы до уровня сообщения GAPDH. Каждое значение представляет собой среднее значение ± SEM (n = 3–5). *** p <0,001, ** p <0,01, * p <0,05 по сравнению с контролем по критерию Даннета.

3.6. Влияние PQQ и IPQ на обучающую память

Чтобы определить влияние PQQ и IPQ на способность к обучению памяти старых мышей (возраст 48 недель), был проведен пошаговый тест пассивного избегания. PQQ и IPQ в дозах 5,0 мг / кг вводили внутрибрюшинно 47-недельным мышам (n = 8) в течение 7 дней.Как показано на фиг.2, время, необходимое для входа в темную комнату в испытаниях по приобретению (испытания IL), было почти одинаковым у контрольных мышей и мышей, которым вводили PQQ и IPQ. Однако в испытаниях по регенерации (испытания SIL), проведенных через 24 часа, время, необходимое для входа в темную комнату, было примерно в 3 раза и в 2 раза больше для мышей, которым вводили PQQ и IPQ, соответственно. Из результатов стало ясно, что PQQ и IPQ улучшают способность мышей к обучению памяти.

Шаг через задержку задачи пассивного избегания для мышей, которым назначены PQQ и IPQ.Физиологический раствор вводили внутрибрюшинно (i.p.) в течение 10 дней перед испытаниями в качестве контроля (n = 8 для каждого эксперимента). PQQNa 2 (5,0 мг / кг МТ) и IPQNa 3 (5,0 мг / кг МТ) вводили внутрибрюшинно. вводили за 7 дней до испытаний (n = 8) и вводили за 30 минут до испытаний (n = 8) ** p <0,01, * p <0,05 по сравнению с контролем по t-критерию Стьюдента.

3.7. Тест MoCA

Изменения в оценках составили 0,60 ± 0,31 в группе плацебо и 1,25 ± 0,35 в группе PQQ, что указывает на то, что прием PQQ увеличивал оценки, но незначительно (p = 0.118) (). Таким образом, оценки были проанализированы по семи доменам. В языковой задаче изменение оценок в группе плацебо составило 0,15 ± 0,13, а в группе PQQ - 0,65 ± 0,13, что указывает на то, что прием PQQ значительно повысил оценки (p <0,05) ().

Тест MoCA. (A) Общие баллы, (B) Баллы в каждой области. Сорок здоровых мужчин и женщин в возрасте от 50 до 71 года (14 мужчин и 26 женщин) были отнесены к группе приема пищи, содержащей PQQ (BioPQQ® в дозе 20 мг в день), и группе приема пищи плацебо.Чтобы получить единообразный результат теста, каждая группа была случайным образом распределена по возрасту и полу перед употреблением тестируемой пищи. Субъектов кормили один раз в день после завтрака в течение 12 недель. Тест MoCA состоит из 30 баллов (Визуально-пространственное: 5, Именование: 3, Внимание: 6, Язык: 3, Абстракция: 2, Отложенный отзыв: 5, Ориентация: 6). * p <0,05 по сравнению с контролем по t-критерию Стьюдента.

4. Обсуждение

Различные исследования PQQ проводились с момента открытия PQQ в 1974 году [1,2,3,4].Kasahara et al. сообщили о PQQ как о 14-м витамине в 2003 году, и в их отчете был проявлен большой интерес. Однако были также подняты вопросы, и необходимы дополнительные исследования [31]. Сообщалось, что PQQ может предотвратить снижение функции мозга у пожилых людей, особенно внимания и рабочей памяти [27, 30]. Также сообщалось, что PQQ может способствовать снижению уровня сахара в крови [32, 33] и восстановлению после сердечного приступа [34]. Однако механизмы действия PQQ до сих пор неизвестны. Кроме того, из-за высокой реакционной способности PQQ и легкого образования аддуктов с аминокислотами структуры, которые действительно проявляют физиологическую активность in vivo , до сих пор неизвестны.Чтобы получить представление о механизмах действия PQQ и PQQH 2 и изучить эффект IPQ, физиологические активности PQQ, PQQH 2 и IPQ сравнивали в различных экспериментах. Как показано на рисунке, IPQ оказался менее токсичным для клеток SK-N-SH и HepG2, что указывает на то, что PQQ может проявлять токсичность в отношении участка хинона или его степени окисления. Результаты сравнения эффектов PQQ и IPQ на пролиферацию клеток показаны в A. PQQ и IPQ показали более слабое влияние на пролиферацию клеток HepG2, чем на пролиферацию клеток SK-N-SH.Таким образом было показано, что механизм действия может быть различным в зависимости от типа клеток. Были сообщения о том, что PQQ индуцирует пролиферацию фибробластов и увеличивает NGF [12], но этот отчет является первым сообщением о влиянии PQQ на клетки SK-N-SH и клетки HepG2 человека. Как показано на B, PQQ имел защитный эффект против окислительного стресса, но защитный эффект IPQ был очень слабым в клетках HepG2 и SK-N-SH. PQQ защищал от окислительного повреждения, вызванного H 2 O 2 , потому что он имеет много восстанавливающих сайтов и показал защитный эффект при более низкой концентрации, чем IPQ.IPQ имеет меньше восстанавливающих сайтов из-за добавления глицина. Было высказано предположение, что клеткам HepG2 требуется больше PQQ из-за большего повреждения, вызванного перекисью водорода, чем клеткам SK-N-SH. По-видимому, это связано с тем, что хиноновый фрагмент участвует в защитном эффекте против окислительного стресса. Существует вероятность того, что количество рецепторов или связывающих белков различается в зависимости от клеток.

6-OHDA - нейротоксин, который, как известно, вызывает симптомы болезни Паркинсона при введении мышам.О защитном эффекте PQQ на 6-OHDA с использованием клеток нейробластомы человека SH-SY5Y уже сообщалось [22]. В этом исследовании защитный эффект PQQ на 6-OHDA был показан при концентрации 15 мкМ. В настоящем исследовании гибель клеток SK-N-SH, вызванная 6-OHDA, предотвращалась с помощью PQQ, PQQH 2 и IPQ в концентрациях 1–100 нМ. Эти результаты показали, что PQQ, PQQH 2 и IPQ предотвращают гибель нервных клеток при очень низких концентрациях. Сообщалось, что 6-OHDA вызывает дегенерацию нейронов, ингибируя аутофагию, которая обрабатывает денатурированные белки, и ингибируя глутатионредуктазу [35, 36].В клетках SK-N-SH PQQ, PQQH 2 и IPQ эффективны при низких концентрациях, что позволяет предположить, что они более эффективны в индукции аутофагии, чем снижение окислительного стресса с помощью 6-OHDA. Было высказано предположение, что эффект PQQ, PQQH 2 и IPQ в низкой концентрации обусловлен их ингибирующим действием на аутофагию. Эти данные также показали, что SK-N-SH может обладать более чувствительным механизмом, чем SH-SY5Y, против 6-OHDA. Было высказано предположение, что чувствительность PQQ-связывающего белка или рецептора в клетках SK-N-SH и SH-SY5Y различается, но необходимо дальнейшее сравнение.Следовательно, они могут быть эффективными для профилактики и лечения болезни Паркинсона. PQQ, PQQH 2 и IPQ не показали защитного действия на гибель клеток, вызванную TG. Эффект PQQ и IPQ может не быть связан со стрессом эндоплазматического ретикулума.

Чтобы определить влияние PQQ, PQQH 2 и IPQ на способность к обучению памяти старых мышей, был проведен пошаговый тест пассивного избегания. Как показано на фиг.4, в испытаниях по регенерации (испытания SIL), проведенных через 24 часа, время, необходимое для входа в темную комнату, было примерно в 3 раза и в 2 раза больше для мышей, которым вводили PQQ и IPQ, соответственно.Из результатов стало ясно, что PQQ и IPQ улучшают память и способность к обучению мышей. Однако остается много неясных моментов в отношении того, как PQQ и IPQ включены и действуют в организме. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить механизмы, лежащие в основе действия PQQ и IPQ.

Было показано, что PQQ и PQQH 2 имели почти одинаковую реакционную способность in vivo . Было также показано, что активна одна из форм или обе молекулярные формы. Чтобы оценить влияние PQQ на когнитивные функции человеческого мозга, была проведена MoCA.Изменения в оценках составили 0,60 ± 0,31 в группе плацебо и 1,25 ± 0,35 в группе PQQ, что указывает на то, что прием PQQ увеличивал оценки, но незначительно (p = 0,118) (A). Таким образом, оценки были проанализированы по семи доменам. В языковой задаче изменение оценок в группе плацебо составило 0,15 ± 0,13, тогда как в группе PQQ оно составило 0,65 ± 0,13, что указывает на то, что прием PQQ значительно повысил оценки (p <0,05) (B). MoCA - это испытание, которое проверяет легкую деменцию (MCI) и простые сложные задачи.Поэтому маловероятно, что в исследованиях на здоровых людях будут получены повышенные оценки. Однако в нашем исследовании, вопреки ожиданиям, оценки за языковые задания были значительно увеличены. Причина в том, что языковые задания в тесте MoCA сложны. В самом деле, мы считаем, что потребление BioPQQ® значительно повысило баллы в этом исследовании, поскольку баллы предварительного тестирования были значительно ниже, чем баллы других задач. В исследованиях на людях с использованием BioPQQ®, тесты touchM и Stroop показали улучшение функции мозга [27, 29].Настоящее исследование показало, что BioPQQ® эффективен для улучшения когнитивных функций.

Mitchell et al. [6] сообщили, что PQQ очень реактивен с аминокислотами, особенно с глицином, и что 98% PQQ превращается в IPQ in vitro. Они также подсчитали, что сумма PQQ и IPQ в грудном молоке человека составила 140–180 нг / мл (~ 0,5 мкМ). Однако физиологическая активность IPQ не исследовалась. В нашем биологическом эксперименте с использованием клеток SK-N-SH и в нашем эксперименте на животных с использованием мышей IPQ показал защитный эффект против 6-OHDA и способствовал пролиферации клеток, увеличению COX4 / 1 и PGC1α, улучшению памяти и способности к обучению, поскольку сделал PQQ.Сообщалось также, что концентрация PQQ в крови повышалась при приеме PQQ [37, 38]. Этот PQQ не полностью изменяется на IPQ даже в среде, в которой PQQ легко заменяется на IPQ. Принимая во внимание эти факты, было высказано предположение, что физиологические эффекты PQQ являются комбинированными эффектами PQQ и IPQ. Считалось, что существует конвертирующий фермент, который превращает IPQ в PQQ. Необходимы дополнительные эксперименты по кинетике PQQ и IPQ in vivo . Результаты показали, что IPQ можно применять в добавках для защиты клеток и поддержания познания из-за его низкой цитотоксичности и высокой стабильности.

5. Заключение

Было высказано предположение, что IPQ безопаснее, чем PQQ, и что цитотоксичность обоих зависит от хинонового фрагмента. Было показано, что различные защитные эффекты PQQ и IPQ в отношении окислительного стресса зависят от хинонового фрагмента. Эффекты PQQ и IPQ на пролиферацию клеток и экспрессию генов зависели от типа клеток, SK-N-SH и HepG2. Вполне возможно, что восприимчивость различается в зависимости от клеток. И PQQ, и IPQ показали когнитивные эффекты в экспериментах на мышах.Результаты показали, что IPQ функционирует как PQQ in vivo . Результаты также показали, что IPQ можно применять в добавках для защиты клеток и поддержания познания из-за его низкой цитотоксичности и высокой стабильности.

Заявления

Заявление автора о вкладе

Ясуэ Ямада: задумал и спроектировал эксперименты; Проанализировал и интерпретировал данные; Написал газету.

Казуя Нишии, Кодзи Кувата, Масаши Накамичи, Кей Наканиши: Провел эксперименты; Предоставленные реагенты, материалы, инструменты анализа или данные.

Ацуши Сугимото: проводил эксперименты; Проанализировал и интерпретировал данные; Предоставленные реагенты, материалы, инструменты анализа или данные; Написал газету.

Кадзуто Икемото: Предоставленные реагенты, материалы, инструменты анализа или данные; Написал газету.

Отчет о финансировании

Это исследование проводится при поддержке программы Matching Planner Programme от Японского агентства по науке и технологиям (JST). ID; MP28116808481.

Заявление о конкурирующих интересах

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дополнительная информация

Дополнительная информация для этого документа недоступна.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить г-жу Кейко Бесшо за ее помощь в подготовке этой рукописи. Мы также хотели бы поблагодарить Тацуя Шинохара, Наоя Нобутани, Такахуми Хори, Сэйити Эги, Юта Ямаура, Шинья Мацуока, Юма Ямаока, Хироки Номура, Кодай Кубо, Сёго Нишида и Хиронори Фудзивара за их помощь в экспериментах.

Список литературы

1. Солсбери С.А., Форрест Х.С., Круз У.Б.Т., Кеннард О. Новый кофермент бактериальной первичной алкогольдегидрогеназы. Природа. 1979; 280: 843–844. [PubMed] [Google Scholar] 2. Duine J.A., Frank J., Van J.K., Zeeland Глюкозодегидрогеназа из acinetobacter calcoaceticus: хинопротеин. FEBS Lett. 1979; 108: 443–446. [PubMed] [Google Scholar] 3. Акагава М., Накано М., Икемото К. Недавний прогресс в исследованиях пользы пирролохинолинхинона для здоровья. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2016; 80 (1): 13–22. Epub 2015 13 июля.[PubMed] [Google Scholar] 4. Ракер Р., Чованадисай В., Накано М. Потенциальное физиологическое значение пирролохинолинхинона. Альтерн. Med. Ред. 2009; 14 (3): 268–277. [PubMed] [Google Scholar] 5. Кумазава Т., Сато К., Сено Х., Исии А., Судзуки О. Уровни пирролохинолинхинона в различных продуктах питания. Biochem. J. 1995; 307: 331–333. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 6. Митчелл А.Е., Джонес А.Д., Мерсер Р.С., Ракер Р. Б. Характеристика производных пирролохинолинхинона аминокислот с помощью масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением и обнаружения в материнском молоке.Анальный. Biochem. 1999; 269: 317–325. [PubMed] [Google Scholar] 7. Stites T.E., Mitchell A.E., B Rucker R. Физиологическое значение хиноферментов и кофакторов семейства O-хинонов. J. Nutr. 2000. 130 (4): 719–727. [PubMed] [Google Scholar] 8. Акагава М., Минемацу К., Шибата Т., Кондо Т., Исии Т., Утида К. Идентификация лактатдегидрогеназы как пирролохинолинхинон (PQQ)-связывающего белка млекопитающих. Sci. Отчет 2016; 6: 26723. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 9. Хе К., Нукада Х., Ураками Т., Мерфи М. Антиоксидантные и прооксидантные свойства пирролохинолинхинона (PQQ): последствия для его функции в биологических системах. Biochem. Pharmacol. 2003. 65: 67–74. [PubMed] [Google Scholar] 10. Нуноме К., Миядзаки С., Накано М., Игучи-Арига С., Арига Х. Пирролохинолинхинон предотвращает вызванную окислительным стрессом гибель нейронов, вероятно, за счет изменений в окислительном статусе DJ-1. Биол. Pharm. Бык. 2008. 31 (7): 1321–1326. [PubMed] [Google Scholar] 11. Zhang Y., Feustel P.J., Kimelberg H.K.Нейропротекция пирролохинолинхиноном (PQQ) при обратимой окклюзии средней мозговой артерии у взрослых крыс. Brain Res. 2006. 1094 (1): 200–206. [PubMed] [Google Scholar] 12. Ямагути К., Сасано А., Ураками Т., Цуджи Т., Кондо К. Стимуляция выработки фактора роста нервов пирролохинолинхиноном и его производными in vitro и in vivo. Biosci. Biotechnol. Biochem. 1993. 57 (7): 1231–1233. [PubMed] [Google Scholar] 13. Стайтс Т., Стормс Д., Бауэрли К., Мах Дж., Харрис К., Фашетти А., Роджерс К., Tchaparian E., Satre M., Rucker R.B. Пирролохинолинхинон модулирует количество и функцию митохондрий у мышей. J. Nutr. 2006. 136 (2): 390–396. [PubMed] [Google Scholar] 14. Chowanadisai W., Bauerly K.A., Tchaparian E., Wong A., Cortopassi G.A., Rucker R.B. Пирролохинолинхинон стимулирует митохондриальный биогенез за счет фосфорилирования белка, связывающего элемент ответа цАМФ, и увеличения экспрессии PGC-1alpha. J. Biol. Chem. 2010. 285 (1): 142–152. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 15.Мукаи К., Оучи А., Накано М. Кинетическое исследование реакции гашения синглетного кислорода пирролохинолехинолом (PQQH 2 , восстановленная форма пирролохинолинехинона) в мицеллярном растворе. J. Agric. Food Chem. 2011. 59 (5): 1705–1712. [PubMed] [Google Scholar] 16. ван Клиф М.А., Йонгеян Дж. А., Дуайн Дж. А. Факторы, влияющие на реакцию пирролохинолинхинона с аминокислотами. Аналитические и механистические выводы. Евро. J. Biochem. 1989. 183 (1): 41–47. [PubMed] [Google Scholar] 17. Найто Ю., Кумазава Т., Кино И., Судзуки О. Влияние пирролохинолинхинона (PQQ) и PQQ-оксазола на синтез ДНК в культивируемых фибробластах человека. Life Sci. 1993. 52 (24): 1909–1915. [PubMed] [Google Scholar] 18. Цучида Т., Ясуяма Т., Хигучи К., Ватанабэ А., Ураками Т., Акаике Т., Сато К., Маеда Х. Защитный эффект пирролохинолинхинона и его производных против повреждения печени крыс, вызванного тетрахлорметаном. J. Gastroenterol. Гепатол. 1993. 8 (4): 342–347. [PubMed] [Google Scholar] 19. Ураками Т., Yoshida C., Akaike T., Maeda H., Nishigori H., Niki E. Синтез моноэфиров пирролохинолинхинона и имидазопирролохинолина, а также активность по улавливанию радикалов с использованием электронно-спинового резонанса in vitro и фармакологическая активность in vivo. J. Nutr. Sci. Витаминол. 1997. 43 (1): 19–33. [PubMed] [Google Scholar] 21. Глинка Ю., Гассен М., Юдим М. Б. Механизм нейротоксичности 6-гидроксидофамина. J. Neural Transm. Дополнение 1997; 50: 55–66. [PubMed] [Google Scholar] 22. Хара Х., Хирамацу Х., Адачи Т.Пирролохинолинхинон является мощным нейропротекторным питательным веществом против нейротоксичности, вызванной 6-гидроксидофамином. Neurochem. Res. 2007. 32 (3): 489–495. [PubMed] [Google Scholar] 24. Бауэрли К., Харрис К., Чованадисай В., Грэм Дж., Гавел П.Дж., Чапариан Э., Сатре М., Карлинер Дж. С., Рукер Р. Б. Изменение статуса питания пирролохинолинхинона модулирует митохондриальный, липидный и энергетический метаболизм у крыс. PLoS One. 2011; 6 (7) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 25. Ямагути К., Цудзи Т., Уэмура Д., Кондо К. Индукция циклооксигеназы важна для усиления синтеза NGF индукторами NGF в L-M клетках. Biosci. Biotechnol. Biochem. 1996. 60 (1): 92–94. [PubMed] [Google Scholar] 26. Такацу Х., Овада К., Абэ К., Накано М., Урано С. Влияние витамина Е на обучение и дефицит памяти у старых крыс. J. Nutr. Sci. Витаминол. 2009. 55 (5): 389–393. [PubMed] [Google Scholar] 27. Ито Й., Хайн К., Миура Х., Уэтаке Т., Накано М., Такемура Н., Сакатани К. Влияние антиоксидантной добавки пирролохинолинхинон динатриевой соли (BioPQQ ™) на когнитивные функции.Adv. Exp. Med. Биол. 2016; 876: 319–325. [PubMed] [Google Scholar] 28. Сасакура Х., Морибе Х., Накано М., Икемото К., Такеучи К., Мори И. Увеличение продолжительности жизни с помощью пероксидазы и двойной оксидазной передачи сигналов АФК через пирролохинолинхинон у C. elegans. J. Cell Sci. 2017; 130 (15): 2631–2643. [PubMed] [Google Scholar] 29. Импи С., Смит Д.М., Обриетан К., Донахью Р., Уэйд К., Сторм Д. Стимуляция транскрипции, опосредованной элементом ответа цАМФ (CRE), во время контекстного обучения. Nat. Neurosci. 1998. 1 (7): 595–601.[PubMed] [Google Scholar] 30. Накано М., Мураяма Ю., Ху Л., Икемото К., Уэтаке Т., Сакатани К. Влияние антиоксидантных добавок (BioPQQ ™) на церебральный кровоток и метаболизм кислорода в префронтальной коре. Adv. Exp. Med. Биол. 2016; 923: 215–222. [PubMed] [Google Scholar] 31. Касахара Т., Като Т. Новый витамин с редокс-кофактором для млекопитающих. Природа. 2003; 422 (6934): 832. [PubMed] [Google Scholar] 32. Takada M., Sumi M., Maeda A., Watanabe F., Kamiya T., Ishii T., Nakano M., Akagawa M. Пирролохинолинхинон, новый ингибитор протеинтирозинфосфатазы 1B, активирует передачу сигналов инсулина в мышечных трубках C2C12 и улучшает нарушение толерантности к глюкозе у мышей с диабетом KK-A (y).Biochem. Биофиз. Res. Commun. 2012. 428 (2): 315–320. [PubMed] [Google Scholar] 33. Кумар Н., Кар А. Пирролохинолинхинон (PQQ) обладает потенциалом для уменьшения индуцированного стрептозотоцином сахарного диабета и окислительного стресса у мышей: гистопатологическое и биохимическое исследование. Chem. Биол. Взаимодействовать. 2015; 240: 278–290. [PubMed] [Google Scholar] 34. Zhu B.Q., Zhou H.Z., Teerlink J.R., Karliner J.S. Пирролохинолинхинон (PQQ) уменьшает размер инфаркта миокарда и улучшает сердечную функцию на моделях ишемии и ишемии / реперфузии на крысах.Кардиоваск. Наркотики Ther. 2004. 18 (6): 421–431. [PubMed] [Google Scholar] 35. Дагда Р.К., Дас Банерджи Т., Янда Э. Как паркинсонические токсины нарушают регуляцию механизма аутофагии. Int. J. Mol. Sci. 2013. 14 (11): 22163–22189. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 36. Chen J.H., Ou H.P., Lin C.Y., Lin F.J., Wu C.R., Chang S.W., Tsai C.W. Карнозиновая кислота предотвращает индуцированную 6-гидроксидофамином гибель клеток в клетках SH-SY5Y посредством опосредования синтеза глутатиона. Chem. Res. Toxicol. 2012; 25 (9): 1893–1901. [PubMed] [Google Scholar] 37.Noji N., Nakamura T., Kitahata N., Taguchi K., Kudo T., Yoshida S., Tsujimoto M., Sugiyama T., Asami T. Простой и чувствительный метод анализа пирролохинолинхинона (PQQ) в различных пищевых продуктах с использованием жидкостная хроматография / тандемная масс-спектрометрия с электрораспылением и ионизацией. J. Agric. Food Chem. 2007. 55 (18): 7258–7263. [PubMed] [Google Scholar] 38. Фукуда М., Эль-Маграбей М.Х., Кишикава Н., Икемото К., Курода Н. Сверхчувствительное определение пирролохинолинхинона в плазме человека с помощью ВЭЖХ с детектированием хемилюминесценции с использованием окислительно-восстановительного цикла хинона.J. Pharm. Биомед. Анальный. 2017; 145: 814–820. [PubMed] [Google Scholar]

Последние достижения в исследованиях пользы пирролохинолинхинона для здоровья | Биология, биотехнология и биохимия

Аннотация

Пирролохинолинхинон (PQQ), ароматический трициклический или -хинон, был первоначально идентифицирован как окислительно-восстановительный кофактор бактериальных дегидрогеназ. Хотя PQQ не биосинтезируется у млекопитающих, следовые количества PQQ были обнаружены в тканях человека и крысы из-за его широкого распространения в пищевых источниках.Важно отметить, что исследования питания на грызунах показали, что дефицит PQQ вызывает различные системные реакции, включая нарушение роста, иммунную дисфункцию и аномальные репродуктивные функции. Хотя PQQ в настоящее время не классифицируется как витамин, PQQ считается важным питательным веществом для млекопитающих. В последние годы PQQ привлекает большое внимание из-за его физиологического значения и фармакологических эффектов. В этой статье мы рассматриваем потенциальную пользу PQQ для здоровья с акцентом на его стимулирующую рост, антидиабетический эффект, антиоксидантное действие и нейропротекторную функцию.Кроме того, мы предоставляем обновленную информацию о его базовой фармакокинетике и безопасности при пероральном приеме.

Строение и окислительно-восстановительная реакция пирролохинолинхинона (PQQ).

Пирролохинолинхинон (PQQ, рис. 1) представляет собой ароматический трициклический o -хинон, который служит окислительно-восстановительным кофактором ряда прокариотических дегидрогеназ, таких как дегидрогеназы алкоголя и сахара. 1,2 ) Совсем недавно первая эукариотическая PQQ-зависимая сахарная оксидоредуктаза была обнаружена в грибе, базидиомицете Coprinopsis cinerea . 3 , ) Хотя PQQ не биосинтезируется у млекопитающих, следовые количества PQQ были обнаружены в тканях человека и крысы от пикомолярных до наномолярных уровней, 4 , ) и особенно большое количество был обнаружен в материнском молоке 5 , ) из-за его присутствия в повседневных продуктах питания, включая овощи и мясо. 6–8 , ) PQQ - это повсеместная молекула, которая влияет на множество физиологических и биохимических процессов, и было установлено, что она полезна для роста и устойчивости к стрессу как у бактерий, так и у высших организмов. 9,10 ) Что наиболее важно, исследования питания показали, что дефицит PQQ у мышей и крыс проявляет различные системные реакции, включая нарушение роста, ослабленную иммунную реакцию, аномальные репродуктивные функции и снижение респираторного фактора. 11–13 , ) Кроме того, в 2003 году Касахара и Като сообщили, что PQQ можно квалифицировать как новичок в группе витаминов B. 14 , ) Эти авторы клонировали предполагаемый мышиный гомолог ( U26 ) дрожжевого гена, 2 - редуктазы аминоадипиновой кислоты ( LYS2 ), и предположили, что U26 может быть задействован. в метаболической деградации пищевого лизина, действующего как PQQ-зависимая 2-аминоадипическая 6-полуальдегиддегидрогеназа, поскольку U26 содержал предполагаемый мотив связывания PQQ, который является консервативным среди бактериальных PQQ-зависимых дегидрогеназ. 14 , ) Однако утверждения о витамине млекопитающих были подвергнуты сомнению, поскольку убедительные доказательства существования PQQ-зависимого фермента млекопитающих отсутствуют. 15,16 ) Хотя в настоящее время остается спорным вопрос о том, действительно ли PQQ является важным витамином для млекопитающих, было обнаружено, что PQQ обладает разнообразным спектром физиологических свойств, которые могут быть полезны для здоровья человека за последнее десятилетие. Цели этого обзора заключались в том, чтобы, во-первых, представить обзор недавних выводов о потенциальной пользе для здоровья PQQ в антидиабетическом, антиоксидантном и нейропротекторном действиях, а во-вторых, обновить информацию о его метаболизме и безопасности в фармакологических приложениях. .

Рис. 1.

Структура и окислительно-восстановительная реакция пирролохинолинхинона (PQQ).

Рис. 1.

Структура и окислительно-восстановительная реакция пирролохинолинхинона (PQQ).

I. Химическая природа PQQ

PQQ (4,5-дигидро-4,5-диоксо-1 H -пирроло [2,3- f ] хинолин-2,7,9-трикарбоновая кислота) является окислительно-восстановительным активом o -хинон который может быть обратимо восстановлен до пирролохинолинхинола (4,5-дигидрокси-1 H -пирроло [2,3- f ] хинолин-2,7,9-трикарбоновой кислоты, PQQH 2 ) через промежуточное соединение семихинона (Инжир.1). 17 , ) Было продемонстрировано, что PQQ стабильно действует как эффективный катализатор переноса электрона от ряда органических субстратов к молекулярному кислороду (O 2 ), создавая хинопротеиновые модельные реакции. В присутствии аскорбата, NAD (P) H и тиоловых соединений, таких как глутатион, PQQ подвергается двухэлектронному восстановлению с образованием PQQH 2 . 18–20 , ) Впоследствии образовавшийся PQQH 2 окисляется обратно до исходного хинона посредством восстановления двух эквивалентов O 2 до супероксидного аниона (), который спонтанно или ферментативно дисмутируется до перекись водорода (H 2 O 2 ). 21 , ) Следует отметить, что PQQ обладает способностью катализировать непрерывный окислительно-восстановительный цикл, так что пикомольные количества PQQ способны образовывать микромолярные количества продукта. 17,22 ) Между тем, PQQ может оказывать прооксидантное действие за счет образования активных форм кислорода (ROS), таких как H 2 O 2 , посредством его окислительно-восстановительного цикла при определенных условиях и индуцировать окислительные процессы. модификации белков, включая окисление цистеинилтиолов. 23 , ) PQQ также катализирует окисление первичных аминов, включая ε-аминогруппу остатков лизина в эластине и коллагене, посредством образования основания Шиффа в аэробных условиях. 24 , ) Окисление эластина PQQ в присутствии Cu 2+ приводит к образованию 2-аминоадиповых полуальдегидных остатков и, в конечном итоге, к ковалентным поперечным сшиваниям на их основе. С другой стороны, PQQ легко реагирует с аминокислотами с образованием производных имидазола, таких как имидазолопирролохинолинхинон, в биологических образцах, и эти производные в некоторых случаях являются биологически активными. 5,8 ) Протонированная форма PQQ, показанная на фиг. 1, лишь незначительно растворяется в воде, а трикарбоновая кислота PQQ диссоциирует в воде с нейтральным pH. Поэтому динатриевая соль PQQ (PQQ Na 2 ) обычно используется в различных исследованиях из-за ее высокой растворимости в отходах. Атомная геометрия PQQ Na 2 (коммерчески доступного как BioPQQ ™, торговая марка Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc. (Токио, Япония)) была определена с использованием рентгеноструктурного анализа монокристаллов как PQQ Na 2 тригидрат. 25 ) PQQ Na 2 имеет преимущество при применении в различных экспериментах по сравнению с PQQ в свободной форме, поскольку с ним легко работать благодаря его водорастворимым свойствам. BioPQQ ™, химически хорошо охарактеризованный, использовался в следующих исследованиях.

II. Природный источник PQQ

Хорошо известно, что PQQ повсеместно распространен в природе и содержится во многих пищевых источниках, включая ферментированные соевые бобы (натто), чай, зеленый перец, петрушку, киви и грудное молоко. 5,6 ) Были разработаны различные методы инструментального анализа и биоанализов на PQQ, но содержание PQQ в пищевых продуктах варьируется в разных отчетах, поскольку PQQ химически активен и склонен к образованию производных или продуктов конденсации с другими питательными веществами. 5,6,8,26,27 ) Kumazawa et al. разработали метод, основанный на газовой хроматографии / масс-спектрометрии (ГХ / МС) с изотопным разбавлением для свободного PQQ после дериватизации с гидроксидом фенилтриметиламмония. 4,6,7 ) С помощью этого аналитического метода уровни свободного PQQ в различных пищевых продуктах, включая овощи, фрукты и чай, были определены в диапазоне 3,7–61 нг / г сырого веса или нг. / мл в жидкой пище. Недавние анализы PQQ с использованием надежного метода тандемной масс-спектрометрии жидкостной хроматографии / электрораспылительной ионизации (ЖХ / МС / МС) показали, что свободный PQQ присутствует в различных образцах пищевых продуктов в диапазоне 0,19–7,02 нг / г сырой массы или нг / мл. в жидкой пище. 8 , ) На основании имеющихся данных о составе пищевых продуктов, 4–7 , ) считается, что люди потребляют 0.1–1,0 мг PQQ и его производных в день. 28 )

Биосинтез PQQ в высших организмах не был показан, и поэтому считается, что основной источник PQQ в этих организмах, включая растения и животных, происходит от микроорганизмов. Детали биосинтеза PQQ еще не решены, но предполагаемый путь был предложен на основе функций консервативных генов у многих бактерий. 29 , ) Большинство бактерий, продуцирующих PQQ, содержат шесть генов ( pqqABCDEF ) в опероне. 10,30 ) Эти гены экспрессируются в Escherichia coli , продуценте, не являющемся PQQ, и приводят к продукции PQQ. 31,32 ) Исследования генетического нокаута каждого из этих генов показывают, что четыре из шести генных продуктов (PqqA, PqqC, PqqD и PqqE) абсолютно необходимы для производства PQQ. 32,33 ) Во всех случаях pqqA кодирует небольшой полипептид, обычно длиной 20–30 аминокислот, содержащий консервативный глутамат и тирозин, которые служат основой биогенеза PQQ. 34,35 ) Глутамат и тирозин подвергаются посттрансляционным модификациям с образованием промежуточного соединения 3 a - (2-амино-2-карбоксиэтил) -4,5-диоксо-4,5,6,7, 8,9-гексагидрохинолин-7,9-дикарбоновая кислота (AHQQ). 32,34 ) PqqC является наиболее охарактеризованным и, как было показано, катализирует восьмиэлектронное окисление и циклизацию кольца AHQQ с образованием PQQ. 35 , ) Большое количество бактерий внеклеточно выделяет PQQ, что выражается в микрограммах на мл бульонной культуры. 36 , ) С другой стороны, обычные штаммы бактерий в кишечном тракте человека, по-видимому, синтезируют мало PQQ, 37,38 ) и, следовательно, кажется, что потребление пищи является основным источником PQQ в организме человека.

III. Ростовая активность

Хотя у животных не было идентифицировано ферментов, которые использовали бы PQQ в качестве кофактора, было показано, что PQQ необходим для нормального роста и развития животных.Когда PQQ исключается из химически определенного рациона мышей и крыс, наблюдаются различные системные реакции, включая нарушение роста, иммунную дисфункцию, снижение репродуктивной способности и снижение респираторного коэффициента. 11–14 , ) Пероральный прием PQQ (более 300 нг / г рациона) улучшает репродуктивную функцию и увеличивает скорость роста новорожденных по сравнению с реакцией на диеты, лишенные PQQ. 12 , ) Совсем недавно было показано, что пищевая добавка PQQ Na 2 цыплятам-бройлерам улучшает показатели роста, выход туши, иммунитет и статус в плазме. 39 ) Таким образом, это уникальное соединение характеризуется как важный фактор роста или предполагаемое необходимое питательное вещество для животных, в то время как питательные преимущества PQQ для роста и развития человека до сих пор неизвестны. Хотя подробный механизм действия PQQ у животных все еще остается неясным, способность выполнять непрерывный окислительно-восстановительный цикл предполагает роль PQQ как кофактора, сигнальной молекулы окислительно-восстановительного потенциала или антиоксиданта.

В культивируемых клетках человека и мыши PQQ также действует как потенциальный фактор роста, способствуя пролиферации клеток при добавлении в культуральную среду. 40–42 , ) PQQ усиливает включение [ 3 H] -тимидина в фибробласты кожи человека, культивируемые в среде, содержащей PQQ в концентрациях от 3 нМ. Kumazawa et al. наблюдали, что обработка PQQ стимулирует активацию регулируемой внеклеточным сигналом киназы 1/2 (ERK 1/2) в мышиных фибробластах NIH / 3T3, трансформированных c-Ha- ras , что приводит к повышенной пролиферации клеток. 41 , ) ERK, одна из митоген-активируемых протеинкиназ, активирует транскрипцию в пути передачи сигналов ras и играет ключевую роль в пролиферации и выживании клеток. 43 , ) Эта передача сигнала путем последовательного фосфорилирования часто инициируется связыванием пептидных факторов роста с рецепторными тирозинкиназами (RTK). Недавно мы показали, что PQQ также значительно усиливает пролиферацию эпителиальных клеток человека A431 при концентрациях выше 10 нМ. 42 , ) Кроме того, мы обнаружили, что PQQ индуцирует активацию (аутофосфорилирование тирозина) рецептора эпидермального фактора роста (EGFR), RTK семейства ErbB, и его нижестоящую мишень ERK 1/2 в лиганд- независимая манера.Активация пути ERK, сопровождающего фосфорилирование EGFR посредством связывания EGF, играет важную роль в пролиферации эпителиальных клеток. С другой стороны, передача сигналов EGFR негативно регулируется протеинтирозинфосфатазой 1B (PTP1B), которая катализирует дефосфорилирование тирозина активированного EGFR, а ингибирование PTP1B, как сообщается, вызывает лиганд-независимую активацию EGFR. 44,45 ) Недавние открытия также показывают, что активность PTP1B модулируется посттрансляционной модификацией, такой как окисление и алкилирование чрезвычайно реактивного остатка цистеина в каталитическом центре. 46 , ) На основании этих фактов мы выяснили, что PQQ ингибирует PTP1B за счет окисления каталитического цистеинилтиола H 2 O 2 , образующегося во время его окислительно-восстановительного цикла, тем самым индуцируя лиганд- независимая активация EGFR (рис. 2). PTP1B обладает субстрат-специфической способностью дефосфорилировать RTK, включая рецептор инсулина (IR), 47 , ) рецептор инсулиноподобного фактора роста I, 47 , ) тромбоцитарный рост рецептор фактора роста, 48 , ) рецептор фактора роста эндотелия сосудов, 49 , ) и рецептор фактора роста нервов (NGF), 50 ) , влияющий на модуляцию множественных факторов роста - активированные сигнальные пути.Следовательно, наши данные предполагают, что ингибирование PTP1B посредством окислительно-восстановительного цикла с помощью PQQ может вызывать широкий спектр физиологических эффектов через усиленную RTK-опосредованную передачу сигналов и экспрессию генов и оказывать действие, подобное фактору роста.

Рис. 2.

Предлагаемый механизм лиганд-независимой активации передачи сигналов рецептора эпидермального фактора роста (EGFR) посредством окислительно-восстановительного цикла пирролохинолинхинона (PQQ). PQQ подвергается окислительно-восстановительному циклу в присутствии восстановителей, таких как аскорбат и глутатион, а затем производит H 2 O 2 .Образующийся H 2 O 2 инактивирует протеинтирозинфосфатазу 1B (PTP1B) посредством окисления каталитического цистеинилтиола (Cys-215) до соответствующей сульфеновой кислоты (–SOH), сульфиновой кислоты (–SO 2 H) , и сульфоновая кислота (–SO 3 H). Ингибирование PTP1B вызывает EGF-независимую активацию (фосфорилирование тирозина) EGFR и последующую активацию (фосфорилирование серина / треонина) ERK 1/2.

Рис. 2.

Предлагаемый механизм лиганд-независимой активации передачи сигналов рецептора эпидермального фактора роста (EGFR) посредством окислительно-восстановительного цикла пирролохинолинхинона (PQQ).PQQ подвергается окислительно-восстановительному циклу в присутствии восстановителей, таких как аскорбат и глутатион, а затем производит H 2 O 2 . Образующийся H 2 O 2 инактивирует протеинтирозинфосфатазу 1B (PTP1B) посредством окисления каталитического цистеинилтиола (Cys-215) до соответствующей сульфеновой кислоты (–SOH), сульфиновой кислоты (–SO 2 H) , и сульфоновая кислота (–SO 3 H). Ингибирование PTP1B вызывает EGF-независимую активацию (фосфорилирование тирозина) EGFR и последующую активацию (фосфорилирование серина / треонина) ERK 1/2.

IV. Антидиабетические эффекты

На долю сахарного диабета 2 типа (СД2) в последние десятилетия во всем мире приходится 90–95% населения, страдающего диабетом, а также заболеваемость и смертность, связанные с вторичными осложнениями этого заболевания, такими как ретинопатия, нефропатия и сердечно-сосудистые заболевания. значительно увеличились. 51 , ) СД2 характеризуется митохондриальным нарушением и хронической гипергликемией и дислипидемией, возникающими в результате инсулинорезистентности периферических тканей и нарушения секреции инсулина поджелудочной железой. 52 , ) Митохондрии регулируют метаболические пути посредством передачи сигналов, которые необходимы для метаболического гомеостаза и функционирования клеток. Недавние исследования показывают, что митохондриальная дисфункция у диабетиков тесно связана с факторами образа жизни, включая диету, физическую активность, сон и стресс. 53,54 ) Продолжительные упражнения и диетическое вмешательство могут обратить, по крайней мере, частично, митохондриальную недостаточность и улучшить метаболическую гибкость и чувствительность к инсулину у пациентов с СД2. 54,55 ) Недавно было обнаружено, что пищевые добавки PQQ улучшают функцию митохондрий и биогенез, а также улучшают метаболический гомеостаз у мышей и крыс. 56–58 , ) Дефицит PQQ у молодых мышей увеличивает уровень глюкозы в плазме, снижает содержание митохондрий в печени на 20–30% и подавляет митохондриальное дыхание. 56 , ) Точно так же крысы, получавшие диету с дефицитом PQQ, демонстрируют повышенное содержание липидных и кетоновых тел в плазме из-за более низкого содержания митохондрий и снижения расхода энергии. 57 , ) Что еще более важно, добавка PQQ обращает вспять митохондриальные изменения и метаболические нарушения и значительно улучшает липидный профиль у диабетических крыс UCD-T2DM. 56,57 ) Механически биогенез и функция митохондрий стимулируются транскрипционным коактиватором, рецептором гамма-коактиватором-1 альфа, активируемым пролифератором пероксисом (PGC-1α), посредством активации ядерного респираторного фактора (NRF-1 и NRF). -2). 59 , ) Белок, связывающий цАМФ-чувствительный элемент (CREB) фактора транскрипции, увеличивает транскрипцию PGC-1α через консервативный сайт связывания CREB в проксимальном промоторе и активируется при физической нагрузке или голодании. 60 , ) В самом деле, воздействие PQQ на гепатоциты Hepa 1-6 мыши повышает активность промотора PGC-1α за счет усиления транскрипционной активности CREB и стимуляции митохондриального биогенеза (Рис. 3 (A)). 57,61 ) Воздействие PQQ также увеличивает уровни NRF-1 и NRF-2, что приводит к усилению регуляции митохондриального фактора транскрипции A (Tfam) и экспрессии митохондриальных генов.Однако молекулярный механизм, лежащий в основе активации сигнального пути CREB-PGC-1α с помощью PQQ, остается неясным.

Рис. 3.

Пирролохинолинхинон (PQQ) -индуцированная активация цАМФ-зависимого белка, связывающего элемент (CREB), рецептора гамма-коактиватора-1 альфа, активируемого пролифератором пероксисомы (PGC-1α), и передачи сигналов инсулина. (A) Предлагаемый механизм PQQ-индуцированной активации сигнального пути CREB-PGC-1α. PQQ стимулирует фосфорилирование и активацию CREB и усиливает экспрессию PGC-1α.Повышенный PGC-1α связывает и коактивирует транскрипционную функцию ядерного респираторного фактора (NRF) -1/2 на промоторе митохондриального фактора транскрипции A (Tfam). Tfam играет решающую роль в регулировании амплификации мтДНК и митохондриального биогенеза. (B) Предлагаемый механизм лиганд-независимой активации передачи сигналов инсулина посредством окислительно-восстановительного цикла PQQ. PQQ ингибирует протеинтирозинфосфатазу 1B (PTP1B), чтобы окислительно модифицировать каталитический цистеин за счет его активности окислительно-восстановительного цикла.Ингибирование PTP1B вызывает инсулино-независимую активацию (фосфорилирование тирозина) рецептора инсулина (IR) и последующее фосфорилирование субстрата-1 рецептора инсулина (IRS-1) и Akt. Фосфорилированный Akt стимулирует транслокацию транспортера глюкозы 4 (GLUT4) к плазматической мембране, что приводит к увеличению поглощения глюкозы клетками.

Рис. 3.

Пирролохинолинхинон (PQQ) -индуцированная активация цАМФ-чувствительного элемента-связывающего белка (CREB) -пероксисомный пролифератор-активатор рецептора гамма-коактиватор-1 альфа (PGC-1α) и передача сигналов инсулина.(A) Предлагаемый механизм PQQ-индуцированной активации сигнального пути CREB-PGC-1α. PQQ стимулирует фосфорилирование и активацию CREB и усиливает экспрессию PGC-1α. Повышенный PGC-1α связывает и коактивирует транскрипционную функцию ядерного респираторного фактора (NRF) -1/2 на промоторе митохондриального фактора транскрипции A (Tfam). Tfam играет решающую роль в регулировании амплификации мтДНК и митохондриального биогенеза. (B) Предлагаемый механизм лиганд-независимой активации передачи сигналов инсулина посредством окислительно-восстановительного цикла PQQ.PQQ ингибирует протеинтирозинфосфатазу 1B (PTP1B), чтобы окислительно модифицировать каталитический цистеин за счет его активности окислительно-восстановительного цикла. Ингибирование PTP1B вызывает инсулино-независимую активацию (фосфорилирование тирозина) рецептора инсулина (IR) и последующее фосфорилирование субстрата-1 рецептора инсулина (IRS-1) и Akt. Фосфорилированный Akt стимулирует транслокацию транспортера глюкозы 4 (GLUT4) к плазматической мембране, что приводит к увеличению поглощения глюкозы клетками.

Инсулинорезистентность, определяемая как дисфункция клеток-мишеней инсулина, таких как гепатоциты, клетки скелетных мышц и адипоцитов, в ответ на действие инсулина, играет ключевую роль в развитии некоторых метаболических нарушений и СД2.Снижение инсулинорезистентности считается основной клинической стратегией улучшения метаболического контроля у пациентов с СД2. Молекулярная патофизиология инсулинорезистентности до сих пор не изучена, но ряд доказательств указывает на критическую роль PTP1B в развитии инсулинорезистентности. PTP1B негативно регулирует передачу сигналов инсулина, катализируя дефосфорилирование тирозиновых остатков в активированном IR и IR субстрате-1 (IRS-1). 47,62 ) Недавно сообщалось о корреляции между состояниями инсулинорезистентности и повышающей регуляцией экспрессии PTP1B в жировой и мышечной тканях у людей. 63–65 , ) Кроме того, трансгенная сверхэкспрессия PTP1B в мышцах ослабляет тирозилфосфорилирование IR и IRS-1, что приводит к инсулинорезистентности. 66 , ) С другой стороны, мыши с нокаутом PTP1B проявляют повышенную чувствительность к инсулину с повышенным фосфорилированием тирозила IR в печени и мышцах. 67,68 ) Таким образом, ингибирование PTP1B стало потенциальной терапевтической стратегией для лечения T2DM. 69 , ) Совсем недавно мы обнаружили, что PQQ вызывает лиганд-независимую активацию передачи сигналов инсулина путем ингибирования клеточного PTP1B и усиливает захват глюкозы за счет транслокации транспортера глюкозы 4 в мышечных трубках C2C12 мыши (рис. 3 (B). )). 70 ) Кроме того, мы продемонстрировали, что пероральное введение PQQ (20 мг · кг -1 день -1 ) в течение двух недель улучшало нарушение толерантности к глюкозе у диабетиков 2 типа KK- A y мышей.Наши результаты ясно показывают, что PQQ может быть полезен в антидиабетическом лечении пациентов с СД2.

В. Антиоксидантное действие

PQQ легко восстанавливается до PQQH 2 реакцией с восстановителями, такими как НАДФН, боргидрид натрия, глутатион или цистеин. Пара исследований in vitro продемонстрировала, что восстановленная форма PQQ (PQQH 2 ) проявляет антиоксидантную способность. 71–75 , ) Активность PQQH 2 по улавливанию ароксильных радикалов составляла 7.В 4 раза больше, чем у витамина С, который известен как самый активный водорастворимый антиоксидант. 73 , ) Было обнаружено, что активность PQQH 2 по подавлению синглетного кислорода в 6,3 раза выше, чем у витамина C. 74 , ) Интересно, что PQQH 2 работает. в качестве катализатора в реакциях гашения синглетного кислорода. Более того, было разъяснено, что PQQH 2 может быстро превращать две молекулы α-токофероксильных радикалов в α-токоферол. 75 ) Эти результаты показывают, что прооксидантный эффект α-токофероксильных радикалов подавляется сосуществованием PQQH 2 . Резюме реакции тушения радикалов показано на рис. 4.

Рис. 4.

Сводка реакций радикального тушения. Пирролохинолинхинол (PQQH 2 ) может быть получен из пирролохинолинхинона (PQQ) восстановлением НАДФН, цистеина и глутатиона. Ароксильные радикалы, синглетный кислород и α-токофероксильные радикалы гасятся с помощью PQQH 2 .

Рис. 4.

Сводка реакций радикального тушения. Пирролохинолинхинол (PQQH 2 ) может быть получен из пирролохинолинхинона (PQQ) восстановлением НАДФН, цистеина и глутатиона. Ароксильные радикалы, синглетный кислород и α-токофероксильные радикалы гасятся с помощью PQQH 2 .

В экспериментах с использованием культивированных клеток сообщалось, что PQQ Na 2 предотвращает вызванную окислительным стрессом гибель нейронов. 76,77 ) Было показано, что PQQ предотвращает индуцированную 6-гидроксидофамином (6-OHDA) гибель клеток линии дофаминергической нейробластомы SH-SY5Y и первичных нейронов крыс, и что его профилактический эффект был сильнее, чем у витамин С и Е. 76 , ) 6-OHDA - это хорошо известный нейротоксин, который нарушает митохондриальный комплекс I, что приводит к образованию ROS, таких как гидроксильные радикалы, и H 2 O 2 . Аналогичные результаты были получены в эксперименте с H 2 O 2 . 77 )

Более того, заметное снижение ишемических повреждений обнаружено в моделях in vivo на крысах, таких как сердечно-сосудистые 78,79 ) или модели церебральной ишемии. 80,81 ) Были выяснены основные механизмы, заключающиеся в том, что PQQ действует как антиоксидант, поглощая и защищая митохондрии от повреждений, вызванных окислительным стрессом. 58 )

У людей после однократной дозы PQQ Na 2 (0,2 мг / кг массы тела) продукты реакции с тиобарбитуровой кислотой (TBARS), которые измеряются малоновым диальдегидом, образующимся из гидропероксидов липидов, значительно уменьшилось с течением времени исследования. 28 ) Кроме того, изменение значений TBARS достоверно коррелировало с максимальной концентрацией в плазме ( C max ) для PQQ Na 2 . Эти результаты предполагают, что PQQ обладает потенциалом в качестве антиоксиданта.

VI. Нейропротекция и функция мозга

VI.I. Исследования in vitro

Нейроны подвержены летальному исходу от окислительного стресса. Эта гибель нейронов считается причиной нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.В исследованиях in vitro была проверена способность PQQ Na 2 защищать клетки нейробластомы человека SH-SY5Y от окислительного стресса с помощью 6-OHDA или H 2 O 2 . 76,77 ) Жизнеспособность клеток восстанавливалась дозозависимым образом путем добавления PQQ Na 2 . Ингибирующая активность PQQ Na 2 была намного выше, чем у витамина C или витамина E в тестируемых концентрациях. Эти результаты предполагают, что защитный эффект PQQ в отношении нейротоксичности, вызванной 6-OHDA или H 2 O 2 , особенно важен для его функции как поглотителя радикалов.

Одним из интересных эффектов PQQ является усиление производства NGF. NGF, белок, состоящий из 118 аминокислотных остатков, хорошо известен как нейротрофический фактор, необходимый для развития и поддержания периферических симпатических и сенсорных нейронов. Показано, что PQQ оказывает стимулирующее действие на синтез / секрецию NGF в астроглиальных клетках и клетках фибробластов без цитотоксичности. 82,83 ) Точный механизм усиления NGF с помощью PQQ еще не ясен; однако предполагается, что активация циклооксигеназы является важным процессом, поскольку индукция NGF ингибируется ингибитором циклооксигеназы или дексаметазоном. 84 )

VI.II. Исследования in vivo

Влияние PQQ на функцию обучения и памяти молодых крыс исследовали с использованием теста в водном лабиринте Морриса. 85 , ) Крыс в этом исследовании кормили диетой с добавлением 20 мг PQQ Na 2 / (кг массы тела / день) в течение девяти недель. Крысы, получавшие диету с добавлением PQQ Na 2 , показали значительно лучшую способность к обучению, чем контрольные крысы.Кроме того, после получения гипероксии для индукции окислительного стресса в течение 48 часов крысы, получавшие рацион с добавлением PQQ Na 2 , показали лучшую функцию памяти, чем контрольные крысы. Комбинация PQQ Na 2 (20 мг PQQ / (кг массы тела / день)) с коэнзимом Q10 (300 мг / (кг массы тела / день)) показала синергетические эффекты на функцию памяти. Эффект не зависит от витамина E, потому что крысы с дефицитом витамина E не проявляли эффекта от рациона с добавлением PQQ Na 2 . Подобные эффекты наблюдались у старых крыс. 86 ) Эти результаты предполагают, что PQQ потенциально эффективен для предотвращения нейродегенерации, вызванной окислительным стрессом.

VI.III. Исследования на людях

Плацебо-контролируемое двойное слепое исследование с использованием повторяемой батареи для оценки нейропсихологического статуса (RBANS) было проведено с участием 65 японских субъектов в возрасте от 50 до 70 лет, у которых были обнаружены самоидентифицируемые забывчивость или забывчивость, выявленная член семьи, коллега или знакомый. 87 , ) RBANS - нейропсихологическая батарея, разработанная Randolph в США. 88 ) Нейропсихологическая батарея вопросов позволяет многократно и быстро оценивать нарушения высших функций мозга с различными осложнениями заболеваний головного мозга. Содержание RBANS состоит из пяти субтестов парадигм нейрокогнитивных тестов [немедленная память, зрительно-пространственная / конструктивная, язык, внимание и отложенная память]. Хотя группы PQQ Na 2 (20 мг / день) и PQQ Na 2 (20 мг / день) + коэнзим Q10 (300 мг / день) показали значительно лучший общий балл с течением времени, с течением времени наблюдалось аналогичное улучшение. в группе плацебо.Различия в показателях немедленной памяти на восьмой неделе были значительно лучше в группе PQQ Na 2 + коэнзим Q10, чем в группе плацебо. Для анализа непосредственной памяти испытуемые были разделены на две подгруппы в соответствии с исходными общими баллами. Хотя не было значительных различий между группами в подгруппе с высокими показателями, группа PQQ Na 2 + коэнзим Q10 в подгруппе с низким показателем показала значительно лучший результат на 8-й и 16-й неделе, чем группа плацебо.Это открытие показывает, что люди с более низкими показателями RBANS могут достичь большей степени улучшения в ответ на добавку PQQ Na 2 , чем люди с более высокими показателями.

Совсем недавно был опубликован результат другого клинического исследования на людях. 89 , ) Рандомизированное плацебо-контролируемое двойное слепое исследование для изучения влияния PQQ Na 2 на когнитивные функции было проведено с участием 41 пожилого здорового субъекта. Субъектам вводили перорально 20 мг PQQ Na 2 / день или плацебо в течение 12 недель.Для когнитивных функций оценивались избирательное внимание с помощью теста Струпа и обратного Струпа 90 , ) и зрительно-пространственная когнитивная функция с помощью портативного планшета Touch M 91 ) . В тесте Струпа изменение коэффициентов помех Струпа для группы PQQ Na 2 было значительно меньше, чем для группы плацебо. В тесте Touch M анализ стратификации, разделяющий каждую группу на две группы, показал, что оценка значительно увеличилась только в нижней группе группы PQQ Na 2 (начальная оценка <70).

Что касается когнитивных функций, PQQ Na 2 показывает влияние на стресс, утомляемость и сон. Семнадцать взрослых и женщин участвовали в клинических испытаниях с использованием открытого исследования для оценки эффективности PQQ Na 2 в отношении стресса, утомляемости, качества жизни и сна. 92 ) Участники принимали 20 мг PQQ Na 2 ежедневно в течение восьми недель. Результаты краткой формы профиля состояний настроения показали, что все шесть показателей энергии, утомляемости, напряженности-тревожности, депрессии, гнева-враждебности и замешательства значительно улучшились после приема добавки PQQ Na 2 по сравнению с оценками для этих показателей до приема добавок. из PQQ Na 2 .Результаты инвентаризации сна Огури-Сиракава-Азуми (версия для среднего и пожилого возраста) показали значительное улучшение сонливости при пробуждении, в начале и поддержании сна, а также в продолжительности сна. Для проверки японская версия индекса качества сна Питтсбурга также показала значительное улучшение поведения, связанного со сном. Кроме того, изменения этих общих показателей коррелировали с изменениями реакции пробуждения кортизола, то есть влияние PQQ Na 2 на улучшение качества сна подтверждается биомаркером.

Недавно были опубликованы две статьи о влиянии PQQ Na 2 на пользу для здоровья человека. 93,94 ) PQQ Na 2 полезен для улучшения состояния кожи и липидного обмена. PQQ Na 2 может быть полезен не только для улучшения функций мозга, но и для различных преимуществ для здоровья. Механизмы, лежащие в основе эффектов PQQ Na 2 , должны быть выяснены дополнительно.

VII.Безопасность

С 2009 года пищевые добавки, содержащие PQQ Na 2 , были введены в продажу в Соединенных Штатах после официального принятия уведомления Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, и никаких побочных эффектов зарегистрировано не было. Что касается исследований пероральной токсичности, то на крысах были проведены 14-дневное предварительное исследование и 28-дневное исследование с повторной дозой, как острые исследования, так и 13-недельное субхроническое исследование. 95 , ) Средняя летальная доза составила 1000–2000 мг PQQ Na 2 / кг массы тела у самцов и 500–1000 мг PQQ Na 2 / кг массы тела у самок крыс.В 14-дневном исследовании высокие дозы PQQ Na 2 приводили к увеличению относительной массы почек с соответствующей гистопатологией только у самок крыс, тогда как последующее 28-дневное исследование на самках животных привело к увеличению количества белка и кристаллов в моче. . Эти результаты были обратимы и разрешились в период выздоровления. В 13-недельном исследовании был отмечен ряд результатов клинической химии и гистопатологических изменений, которые были сочтены не имеющими токсикологического значения, поскольку уровни находились в пределах исторического контрольного диапазона, не были дозозависимыми, происходили с аналогичной частотой. в контрольных группах или встречались только в контрольной группе.На основании этих результатов у крыс был определен уровень отсутствия наблюдаемых побочных эффектов (УННВ) 100 мг PQQ Na 2 / кг массы тела, самая высокая доза, испытанная в 13-недельном исследовании. Недавнее исследование показало, что УННВ PQQ Na 2 у крыс составляет 400 мг PQQ Na 2 / кг массы тела для обоих полов, это самая высокая испытанная доза. 96 )

Кроме того, генотоксический потенциал PQQ Na 2 был оценен в основной группе тестов на генотоксичность. 97 ) Результаты анализа бактериальных мутаций (тест Эймса) были отрицательными. Слабые положительные результаты были получены в двух отдельных тестах in vitro на хромосомную аберрацию при максимальной дозировке на фибробластах легких китайского хомячка. При тестировании в тесте in vitro на хромосомную аберрацию на лимфоцитах периферической крови человека генотоксической активности не было отмечено. В микроядерном анализе in vivo на мышах PQQ Na 2 в дозах до 2000 мг / кг массы тела продемонстрировал отсутствие генотоксических эффектов in vivo в эритроцитах костного мозга.На основании этих результатов был сделан вывод, что PQQ не обладает генотоксической активностью in vivo .

Сообщалось о плацебо-контролируемых двойных слепых исследованиях безопасности на людях. 98 ) PQQ Na 2 в дозе 20 или 60 мг / день или плацебо вводили в течение четырех недель здоровым добровольцам. В стандартных клинических анализах крови при обеих дозировках PQQ Na 2 побочных эффектов не наблюдалось. В тесте на дозировку 60 мг PQQ Na 2 / день концентрация в моче N -ацетил-β-d-глюкозаминидазы (NAG), который является чувствительным биомаркером повреждения почечных канальцев, не изменилась после введения PQQ Na 2 .

[ 14 C] PQQ вводили мышам перорально для оценки абсорбции. PQQ легко абсорбировался (62%) в нижнем отделе кишечника и выводился почками (81%) в течение 24 часов. 99 , ) После однократной дозы PQQ (0,2 мг PQQ Na 2 / кг массы тела) уровни PQQ достигли пика в сыворотке крови через 3 часа приема при концентрации около 10 нМ. Повышение и клиренс PQQ Na 2 в сыворотке соответствовали изменению в моче. 28 , ) На основании этих исследований фармакокинетическое поведение PQQ Na 2 похоже на другие водорастворимые соединения группы витамина B. Это говорит о том, что PQQ не накапливается в организме в значительной степени, чтобы вызвать серьезные повреждения. У крыс при введении PQQ Na 2 внутрибрюшинно ежедневно в течение 4 дней в дозе 11,5 мг / кг массы тела наблюдались функциональные и морфологические изменения почек. 100 ) Пероральное введение не дает такой высокой концентрации PQQ в крови, как внутрибрюшинная инъекция, но необходимо контролировать превышение дозировки.

VIII. Выводы

Было показано, что

PQQ является повсеместной молекулой, влияющей на множество физиологических и биохимических процессов. В этом обзоре мы представили недавние исследования, подтверждающие роль PQQ в поддержании и улучшении здоровья человека. Есть потенциальные преимущества от добавок PQQ, связанные с контролем липидемии и гликемии, профилактикой сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний и улучшением функций мозга. Недавние данные свидетельствуют о том, что PQQ может быть полезен для различных преимуществ для здоровья с помощью различных механизмов, включая окислительно-восстановительную активность, активность по улавливанию радикалов и модуляцию клеточных сигнальных путей.Согласно недавним наблюдениям, PQQ не проявляет токсичности и генотоксичности при пероральном приеме, и, таким образом, пероральный прием PQQ был бы многообещающим подходом к улучшению состояния здоровья. С другой стороны, точный молекулярный механизм, лежащий в основе действия PQQ, полностью не изучен. Механистические исследования, помогающие определить функцию PQQ, могут принести дополнительную пользу для здоровья человека.

Заявление о раскрытии информации

Авторы не сообщали о потенциальном конфликте интересов.

Список литературы

Гудвин

PM

,

Энтони

C

.

Биохимия, физиология и генетика ферментов, содержащих PQQ и PQQ

.

Adv. Microb. Physiol

.

1998

;

40

:

1

-

80

.

Энтони

С

.

Пирролохинолинхинон (PQQ) и хинопротеиновые ферменты

.

Антиоксид. Редокс-сигнал

.

2001

;

3

:

757

-

774

.

Мацумура

H

,

Умедзава

K

,

Takeda

K

и др. .

Открытие эукариотической пирролохинолинхинон-зависимой оксидоредуктазы, принадлежащей к новому семейству вспомогательной активности, в базе данных углеводно-активных ферментов

.

PLoS One

.

2014

;

9

:

e104851

.

Kumazawa

T

,

Seno

H

,

Urakami

T

,

Matsumoto

T

,

Suzuki

O

.

Следовые уровни пирролохинолинхинона в образцах человека и крысы, обнаруженные с помощью газовой хроматографии / масс-спектрометрии

.

Биохим. Биофиз. Acta

.

1992

;

1156

:

62

-

66

.

Mitchell

AE

,

Jones

AD

,

Mercer

RS

,

Rucker

RB

.

Характеристика аминокислотных производных пирролохинолинхинона с помощью масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением и обнаружения в грудном молоке

.

Анал. Биохим

.

1999

;

269

:

317

-

325

.

Kumazawa

T

,

Sato

K

,

Seno

H

,

Ishii

A

,

Suzuki

O

.

Уровни пирролохинолинхинона в различных пищевых продуктах

.

Biochem. J

.

1995

;

307

:

331

-

333

.

Kumazawa

T

,

Seno

H

,

Suzuki

O

.

Отсутствие подтверждения высоких уровней пирролохинолинхинона в яйцах и обезжиренном молоке

.

Biochem. Биофиз. Res. Коммуна

.

1993

;

193

:

1

-

5

.

Noji

N

,

Nakamura

T

,

Kitahata

N

и др. .

Простой и чувствительный метод анализа пирролохинолинхинона (PQQ) в различных пищевых продуктах с использованием тандемной масс-спектрометрии жидкостной хроматографии / электрораспылительной ионизации

.

J. Agric. Продовольственная химия

.

2007

;

55

:

7258

-

7263

.

Ghosh

S

,

Chakraborty

R

,

Raychaudhuri

U

.

Пирролохинолинхинон - редокс-кофактор и его участие в биологической системе

.

Внутр. J. Sci. Nat

.

2013

;

4

:

371

-

380

.

Choi

O

,

Kim

J

,

Kim

JG

, et al..

Пирролохинолинхинон является фактором стимулирования роста растений, продуцируемым Pseudomonas fluorescens B16

.

Физиология растений

.

2008

;

146

:

657

-

668

.

Killgore

J

,

Smidt

C

,

Duich

L

и др. .

Пищевая ценность пирролохинолинхинона

.

Наука

.

1989

;

245

:

850

-

852

.

Steinberg

FM

,

Gershwin

ME

,

Rucker

RB

.

Диетический пирролохинолинхинон: рост и иммунный ответ у мышей BALB / c

.

Дж. Нутр

.

1994

;

124

:

744

-

753

.

Steinberg

F

,

Stites

T

,

Anderson

P

и др. .

Пирролохинолинхинон улучшает рост и репродуктивную способность мышей, получавших рационы определенного химического состава

.

Exp. Биол. Мед

.

2003

;

228

:

160

-

166

.

Касахара

Т

,

Като

Т

.

Биохимия питания: новый витамин с редокс-кофактором для млекопитающих

.

Природа

.

2003

;

422

:

832

.

Фелтон

LM

,

Энтони

C

.

Биохимия: роль PQQ как кофактора фермента млекопитающих?

Природа

.

2005

;

433

:

E10

.

Rucker

R

,

Storms

D

,

Листы

A

,

Tchaparian

E

,

Fascetti

A

.

Биохимия: является ли пирролохинолинхинон витамином?

Природа

.

2005

;

433

:

E10

-

E11

.

Paz

MA

,

Martin

P

,

Flückiger

R

,

Mah

J

,

Gallop

PM

.

Катализ окислительно-восстановительного цикла пирролохинолинхиноном (PQQ), производными PQQ и изомерами и специфичность ингибиторов

.

Анал. Биохим

.

1996

;

238

:

145

-

149

.

Itoh

S

,

Kato

N

,

Ohshiro

Y

,

Agawa

T

.

Каталитическое окисление тиолов коферментом PQQ

.

Chem. Lett

.

1985

;

14

:

135

-

136

.

Itoh

S

,

Kato

N

,

Mure

M

,

Ohshiro

Y

.

Кинетические исследования окисления тиолов коферментом PQQ

.

Бык. Chem. Soc. Jpn

.

1987

;

60

:

420

-

422

.

Ито

S

,

Кинугава

M

,

Mita

N

,

Ohshiro

YJ

.

Эффективная система регенерации NAD + с гетероароматическими o -хинонами и молекулярным кислородом

.

Chem. Soc. Chem. Коммуна

.

1989

;

1989

:

694

-

695

.

Itoh

S

,

Ohshiro

Y

,

Agawa

T

.

Реакция восстановленного PQQ (PQQH 2 ) и молекулярного кислорода

.

Бык. Chem. Soc. Jpn

.

1986

;

59

:

1911

-

1914

.

Stites

TE

,

Mitchell

AE

,

Rucker

RB

.

Физиологическое значение хиноферментов и кофакторов семейства O-хинонов

.

J Nutr

.

2000

;

130

:

719

-

727

.

Ishii

T

,

Akagawa

M

,

Naito

Y

и др. .

Прооксидантное действие пирролохинолинхинона: характеристика окислительных модификаций белков

.

Biosci. Biotechnol. Биохим

.

2010

;

74

:

663

-

666

.

Шах

MA

,

Bergethon

PR

,

Boak

AM

,

Gallop

PM

,

Kagan

HM

.

Окисление пептидиллизина комплексами меди с пирролохинолинхиноном и другими хинонами. Модель для окислительной патохимии

.

Биохим. Биофиз.Acta

.

1992

;

1159

:

311

-

318

.

Ishida

T

,

Doi

M

,

Tomita

K

,

Hayashi

H

,

Inoue

M

,

Urakami

Молекулярная и кристаллическая структура PQQ (метоксатина), нового кофермента хинопротеинов: характер обширной укладки и взаимодействие ионов металлов

.

Дж.Являюсь. Chem. Soc

.

1989

;

111

:

6822

-

6828

.

Ameyama

M

,

Nonobe

M

,

Shinagawa

E

,

Matsushita

K

,

Adachi

O

.

Метод ферментативного определения пирролохинолинхинона

.

Анал. Биохим

.

1985

;

151

:

263

-

267

.

Bergethon

PR

.

Амперометрическое электрохимическое определение пирролохинолинхинона в высокоэффективной жидкостной хроматографии

.

Анал. Биохим

.

1990

;

186

:

324

-

327

.

Харрис

CB

,

Chowanadisai

W

,

Mishchuk

DO

,

Satre

MA

,

Slupsky

CM

, RB

Rucker

Диетический пирролохинолинхинон (PQQ) изменяет показатели воспаления и митохондриальный метаболизм у людей

.

J. Nutr. Биохим

.

2013

;

24

:

2076

-

2084

.

Puehringer

S

,

Metlitzky

M

,

Schwarzenbacher

R

.

Пересмотр пути биосинтеза пирролохинолинхинона: структурный подход

.

БМС Биохим

.

2008

;

9

:

8

.

Shen

YQ

,

Bonnot

F

,

Imsand

EM

,

RoseFigura

JM

,

Sjölander

K

,

Klinman

Распространение и свойства генов, кодирующих биосинтез бактериального кофактора пирролохинолинхинона

.

Биохимия

.

2012

;

51

:

2265

-

2275

.

Meulenberg

JJ

,

Sellink

E

,

Loenen

WA

,

Riegman

NH

,

Kleef

M

000

Post

Клонирование Klebsiella pneumoniae pqq генов и биосинтез PQQ в Escherichia coli

.

FEMS Microbiol. Lett

.

1990

;

71

:

337

-

343

.

Клинман

JP

,

Боннот

F

.

Интриги и хитросплетения путей биосинтеза ферментных хинокофакторов: PQQ, TTQ, CTQ, TPQ и LTQ

.

Chem. Ред.

.

2014

;

114

:

4343

-

4365

.

Velterop

JS

,

Sellink

E

,

Meulenberg

JJ

,

David

S

,

Bulder

I

,

0002 Postma

Синтез пирролохинолинхинона in vivo и in vitro и обнаружение промежуточного соединения в пути биосинтеза

.

Дж. Бактериол

.

1995

;

177

:

5088

-

5098

.

Bonnot

F

,

Iavarone

AT

,

Klinman

JP

.

Многоступенчатое восьмиэлектронное окисление, катализируемое бескофакторной оксидазой, pqqc: идентификация химических промежуточных продуктов и их зависимость от молекулярного кислорода

.

Биохимия

.

2013

;

52

:

4667

-

4675

.

Magnusson

OT

,

Toyama

H

,

Saeki

M

и др. .

Биогенез хинона: структура и механизм PqqC, конечного катализатора производства пирролохинолинхинона

.

Proc. Natl. Акад. Sci. США

.

2004

;

101

:

7913

-

7918

.

van Kleef

MA

,

Duine

JA

.

Факторы, влияющие на бактериальное производство пирролохинолинхинона

.

заявл. Environ. Микробиол

.

1989

;

55

:

1209

-

1213

.

Smidt

CR

,

Bean-Knudsen

D

,

Kirsch

DG

,

Rucker

RB

.

Синтезирует ли микрофлора кишечника пирролохинолинхинон?

Биофакторы

.

1991

;

3

:

53

-

59

.

Matsushita

K

,

Arents

JC

,

Bader

R

,

Yamada

M

,

Adachi

O

,

000 POSTMA

Escherichia coli не может продуцировать пирролохинолинхинон (PQQ)

.

Микробиология

.

1997

;

143

:

3149

-

3156

.

Samuel

KG

,

Zhang

HJ

,

Wang

J

и др. .

Влияние динатрия пирролохинолинхинона с пищей на показатели роста, выход туши и антиоксидантный статус цыплят-бройлеров

.

Животное

.

2015

;

9

:

409

-

416

.

Naito

Y

,

Kumazawa

T

,

Kino

I

,

Suzuki

O

.

Влияние пирролохинолинхинона (PQQ) и PQQ-оксазола на синтез ДНК культивируемых фибробластов человека

.

Life Sci

.

1993

;

52

:

1909

-

1915

.

Kumazawa

T

,

Hiwasa

T

,

Takiguchi

M

,

Suzuki

O

,

Sato

K

.

Активация сигнальных путей Ras пирролохинолинхиноном в фибробластах мыши NIh4T3

.

Внутр. J. Mol. Мед

.

2007

;

19

:

765

-

770

.

Kimura

K

,

Takada

M

,

Ishii

T

,

Tsuji-Naito

K

,

Akagawa

M

.

Пирролохинолинхинон стимулирует пролиферацию эпителиальных клеток, активируя рецептор эпидермального фактора роста посредством окислительно-восстановительного цикла

.

Свободный Радич. Биол. Мед

.

2012

;

53

:

1239

-

1251

.

McKay

MM

,

Morrison

DK

.

Интеграция сигналов от RTK в ERK / MAPK

.

Онкоген

.

2007

;

26

:

3113

-

3121

.

Ли

SR

,

Kwon

KS

,

Kim

SR

,

Rhee

SG

.

Обратимая инактивация протеин-тирозинфосфатазы 1B в клетках A431, стимулированных эпидермальным фактором роста

.

J. Biol. Chem

.

1998

;

273

:

15366

-

15372

.

Ивамото

N

,

Sumi

D

,

Ishii

T

и др. .

Химический нокдаун протеин-тирозинфосфатазы 1B 1,2-нафтохиноном посредством ковалентной модификации вызывает стойкую трансактивацию рецептора эпидермального фактора роста

.

J. Biol. Chem

.

2007

;

282

:

33396

-

33404

.

Chiarugi

P

,

Cirri

P

.

Редокс-регуляция протеинтирозинфосфатаз во время передачи сигнала рецепторной тирозинкиназы

.

Trends Biochem. Sci

.

2003

;

28

:

509

-

514

.

Kenner

KA

,

Anyanwu

E

,

Olefsky

JM

,

Kusari

J

.

Протеин-тирозинфосфатаза 1B является негативным регулятором передачи сигналов, стимулированной инсулином и инсулиноподобным фактором роста i

.

J. Biol. Chem

.

1996

;

271

:

19810

-

19816

.

Чанг

Y

,

Ceacareanu

B

,

Zhuang

D

и др. .

Артериосклер. Противорегулирующая функция протеинтирозинфосфатазы 1B в подвижности и пролиферации культивируемых гладкомышечных клеток, а также в формировании неоинтимы, вызванной фактором роста тромбоцитов или фактором роста фибробластов

.

Тромб. Васк. Биол

.

2006

;

26

:

501

-

507

.

Накамура

Y

,

Патрушев

N

,

Inomata

H

и др. .

Роль протеинтирозинфосфатазы 1B в передаче сигналов фактора роста эндотелия сосудов и межклеточных адгезиях в эндотелиальных клетках

.

Circ. Res

.

2008

;

102

:

1182

-

1191

.

Shibata

T

,

Nakahara

H

,

Kita

N

и др. .

Пищевой синергист передачи сигналов NGF: идентификация протеинтирозинфосфатазы 1B в качестве ключевого регулятора передачи сигнала, инициируемого рецептором NGF

.

Дж. Нейрохим

.

2008

;

107

:

1248

-

1260

.

Гарбер

AJ

.

Ожирение и диабет 2 типа: какие пациенты подвержены риску?

Диабет Ожирение.Метаб

.

2012

;

14

:

399

-

408

.

Saltiel

AR

.

Новые перспективы молекулярного патогенеза и лечения диабета 2 типа

.

Ячейка

.

2001

;

104

:

517

-

529

.

van Tienen

FH

,

Praet

SF

,

de Feyter

HM

и др. .

Физическая активность является ключевым фактором, определяющим функцию митохондрий скелетных мышц при диабете 2 типа

.

J. Clin. Эндокринол. Метаб

.

2012

;

97

:

3261

-

3269

.

Rabøl

R

,

Boushel

R

,

Dela

F

.

Окислительная функция митохондрий и диабет 2 типа

.

заявл. Physiol. Nutr. Метаб

.

2006

;

31

:

675

-

683

.

Meex

RC

,

Schrauwen-Hinderling

VB

,

Moonen-Kornips

E

и др..

Восстановление митохондриальной функции мышц и метаболической гибкости при диабете 2 типа с помощью физических упражнений сопровождается увеличением накопления миоклеточного жира и повышенной чувствительностью к инсулину

.

Диабет

.

2010

;

59

:

572

-

579

.

Stites

T

,

Storms

D

,

Bauerly

K

и др. .

Пирролохинолинхинон регулирует количество и функцию митохондрий у мышей

.

Дж. Нутр

.

2006

;

136

:

390

-

396

.

Bauerly

K

,

Harris

C

,

Chowanadisai

W

и др. .

Изменение нутритивного статуса пирролохинолинхинона модулирует митохондриальный, липидный и энергетический метаболизм у крыс

.

PLoS One

.

2011

;

6

:

e21779

.

Tao

R

,

Karliner

JS

,

Simonis

U

и др..

Пирролохинолинхинон сохраняет функцию митохондрий и предотвращает окислительное повреждение сердечных миоцитов взрослых крыс

.

Biochem. Биофиз. Res. Коммуна

.

2007

;

363

:

257

-

262

.

Handschin

C

,

Spiegelman

BM

.

Коактиваторы рецептора γ, активируемого пролифератором пероксисом, коактиваторы 1, энергетический гомеостаз и метаболизм

.

Endocr.Ред.

.

2006

;

27

:

728

-

735

.

Feige

JN

,

Auwerx

J

.

Транскрипционные корегуляторы в контроле энергетического гомеостаза

.

Trends Cell Biol

.

2007

;

17

:

292

-

301

.

Chowanadisai

W

,

Bauerly

KA

,

Tchaparian

E

,

Wong

A

,

Cortopassi

GA

RB

,

Пирролохинолинхинон стимулирует митохондриальный биогенез за счет фосфорилирования белка, связывающего элемент ответа цАМФ, и увеличения экспрессии PGC-1α

.

Дж. Биол. Хим.

.

2010

;

285

:

142

-

152

.

Байон

JC

,

Кусари

AB

,

Кусари

Дж

.

Протеин-тирозинфосфатаза-1B действует как негативный регулятор передачи инсулинового сигнала

.

Мол. Клетка. Биохим

.

1998

;

182

:

101

-

108

. 10.1023 / A: 1006868409841

Ахмад

F

,

Азеведо

JL

,

Cortright

R

,

Dohm

GL

,

Goldstein

.

Изменения активности и экспрессии протеин-тирозинфосфатазы в скелетных мышцах при инсулинорезистентном ожирении и диабете у людей

.

Дж.Clin. Инвестируйте

.

1997

;

100

:

449

-

458

.

Cheung

A1

,

Kusari

J

,

Jansen

D

,

Bandyopadhyay

D

,

Kusari

A

,

Bryer-Ash

Заметное нарушение активности протеинтирозинфосфатазы 1B в жировой ткани субъектов с ожирением с сахарным диабетом 2 типа и без него

.

J. Lab. Clin. Med.

1999

;

134

:

115

-

123

.

Cheung

A1

,

Kusari

J

,

Jansen

D

,

Bandyopadhyay

D

,

Kusari

A

,

Bryer-Ash

Заметное нарушение активности протеинтирозинфосфатазы 1B в жировой ткани субъектов с ожирением с сахарным диабетом 2 типа и без него

.

Диабет

.

2012

;

61

:

1415

-

1422

.

Заболотный

JM

,

Haj

FG

,

Kim

YB

и др. .

Трансгенная сверхэкспрессия протеин-тирозинфосфатазы 1B в мышцах вызывает инсулинорезистентность, но избыточная экспрессия с лейкоцитарной антиген-связанной фосфатазой не снижает аддитивного действия инсулина

.

J. Biol. Chem

.

2004

;

279

:

24844

-

24851

.

Klaman

LD

,

Boss

O

,

Peroni

OD

и др. .

Повышенный расход энергии, снижение ожирения и тканеспецифическая чувствительность к инсулину у мышей с дефицитом протеин-тирозинфосфатазы 1B

.

Мол. Ячейка Биол

.

2000

;

20

:

5479

-

5489

.

Zinker

BA

,

Rondinone

CM

,

Trevillyan

JM

и др..

Антисмысловой олигонуклеотид PTP1B снижает уровень белка PTP1B, нормализует уровень глюкозы в крови и улучшает чувствительность к инсулину у мышей с диабетом

.

Proc. Natl. Акад. Sci. США

.

2002

;

99

:

11357

-

11362

.

Попов

D

.

Новые ингибиторы протеинтирозинфосфатазы 1B: требования к взаимодействию для повышения внутриклеточной эффективности при сахарном диабете 2 типа и борьбе с ожирением

.

Biochem. Биофиз. Res. Коммуна

.

2011

;

410

:

377

-

381

.

Takada

M

,

Sumi

M

,

Maeda

A

и др. .

Пирролохинолинхинон, новый ингибитор протеинтирозинфосфатазы 1B, активирует передачу сигналов инсулина в мышечных трубках C2C12 и улучшает нарушенную толерантность к глюкозе у диабетических мышей KK- A y мышей

.

Biochemn. Биофиз. Res. Коммуна

.

2012

;

428

:

315

-

320

.

Miyauchi

K

,

Urakami

T

,

Abeta

H

,

Shi

H

,

Noguchi

N

,

000 Niki

000

.

Действие пирролохинолинхинола как антиоксиданта против перекисного окисления липидов в растворе

.

Антиокс. Редокс. Сигнал

.

1994

;

1

:

547

-

554

.

He

K

,

Nukada

H

,

Urakami

T

,

Murphy

MP

.

Антиоксидантные и прооксидантные свойства пирролохинолинхинона (PQQ): влияние на его функцию в биологических системах

.

Biochem. Pharmacol

.

2003

;

65

:

67

-

74

.

Ouchi

A

,

Nakano

M

,

Nagaoka

S

,

Mukai

K

.

Кинетическое исследование антиоксидантной активности пирролохинолинехинола (PQQH 2 , восстановленная форма пирролохинолинехинона) в мицеллярном растворе

.

J. Agric. Продовольственная химия

.

2009

;

57

:

450

-

456

.

Mukai

K

,

Ouchi

A

,

Nakano

M

.

Кинетическое исследование реакции тушения синглетного кислорода пирролохинолехинолом (PQQH 2 , восстановленная форма пирролохинолинехинона) в мицеллярном растворе

.

J. Agri. Продовольственная химия

.

2011

;

59

:

1705

-

1712

.

Ouchi

A

,

Ikemoto

K

,

Nakano

M

,

Nagaoka

S

,

Mukai

K

.

Кинетическое исследование скорости улавливания ароксильных радикалов и регенерации α-токофероксила пирролохинолехинола (PQQH 2 , восстановленная форма пирролохинолехинона) в растворе диметилсульфоксида: обнаружение синергетического эффекта на скорость реакции и сосуществование α-токосодержания PQQH 2

.

J. Agric. Продовольственная химия

.

2013

;

61

:

11048

-

11060

.

Hara

H

,

Hiramatsu

H

,

Adachi

T

.

Пирролохинолинхинон является мощным нейропротекторным питательным веществом против нейротоксичности, вызванной 6-гидроксидофамином

.

Neurochem. Res

.

2007

;

32

:

489

-

495

.

Nunome

K

,

Miyazaki

S

,

Nakano

M

,

Iguchi-Ariga

S

,

Ariga

H

.

Пирролохинолинхинон предотвращает вызванную окислительным стрессом гибель нейронов, вероятно, за счет изменений в окислительном статусе DJ-1

.

Biol. Pharm. Бык

.

2008

;

31

:

1321

-

1326

.

Zhu

B

,

Zhou

H

,

Teerlink

JR

,

Karliner

JS

.

Пирролохинолинхинон (PQQ) уменьшает размер инфаркта миокарда и улучшает сердечную функцию в моделях ишемии и ишемии / реперфузии на крысах

.

Кардиоваск. Наркотики. Ther

.

2004

;

18

:

421

-

431

.

Zhu

B

,

Simonis

U

,

Cecchini

G

и др. .

Сравнение пирролохинолинхинона и / или метопролола в отношении размера инфаркта миокарда и митохондриального повреждения в модели ишемии / реперфузии на крысах

.

J. Cardiovasc. Pharm. Ther

.

2006

;

11

:

119

-

128

.

Jensen

FE

,

Gardner

GJ

,

Williams

AP

,

Gallop

PM

,

Aizenman

E

,

Rosenberg PA

,

.

Предполагаемый незаменимый питательный элемент пирролохинолинхинон является нейропротекторным в модели гипоксического / ишемического повреждения головного мозга на грызунах

.

Неврология

.

1994

;

62

:

399

-

406

.

Zhang

Y

,

Feustel

P

,

Kimelberg

HK

.

Нейропротекция пирролохинолинхиноном (PQQ) при обратимой окклюзии средней мозговой артерии у взрослых крыс

.

Мозг Res

.

2006

;

1094

:

200

-

206

.

Yamaguchi

K

,

Sasano

A

,

Urakami

T

,

Tsuji

T

,

Kondo

K

.

Стимуляция выработки фактора роста нервов пирролохинолинхиноном и его производными in vitro и in vivo

.

Biosci. Биотех. Биохим

.

1993

;

57

:

1231

-

1233

.

Murase

K

,

Hattori

A

,

Kohno

M

,

Hayashi

K

.

Стимуляция синтеза / секреции фактора роста нервов в астроглиальных клетках мышей коферментами

.

Biochem. Мол. Биол. Интернат

.

1993

;

30

:

615

-

621

.

Yamaguchi

K

,

Tsuji

T

,

Uemura

D

,

Kondo

K

.

Индукция циклооксигеназы необходима для усиления синтеза NGF индукторами NGF в L-M клетках

.

Biosci. Биотех. Биохим

.

1996

;

60

:

92

-

94

.

Ohwada

K

,

Takeda

H

,

Yamazaki

M

и др. .

Пирролохинолинхинон (PQQ) предотвращает когнитивный дефицит, вызванный окислительным стрессом у крыс

.

J. Clin. Biochem. Нутр

.

2008

;

42

:

29

-

34

.

Takatsu

H

,

Owada

K

,

Abe

K

,

Nakano

M

,

Urano

S

.

Влияние витамина Е на обучаемость и дефицит памяти у старых крыс

.

J. Nutr. Sci. Витаминол

.

2009

;

55

:

389

-

393

.

Коикеда

Т

,

Накано

М

,

Масуда

К

.

Динатриевая соль пирролохинолинхинона улучшает высшие функции мозга

.

Med. Проконсультируйтесь. Новые средства защиты

.

2011

;

48

:

519

-

527

.

Randolph

C

,

Tierney

MC

,

Mohr

E

,

Chase

TN

.

Повторяемая батарея для оценки нейропсихологического статуса (RBANS): предварительная клиническая валидность

.

J. Clin. Exp. Neuropsychol

.

1989

;

20

:

310

-

319

.

Itoh

Y

,

Hine

K

,

Miura

H

и др..

Влияние антиоксидантной добавки динатриевой соли пирролохинолинхинона (BioPQQ ) на когнитивные функции

.

Adv. Exp. Med. Биол.

в прессе

Hakoda

Y

,

Sasaki

M

.

Групповая версия теста с ударом и обратным ударом - эффекты режима реакции, порядка и практики - jap

.

J. Педагогическая психология

.

1990

;

38

:

389

-

394

.

Hayashi

Y

,

Kijima

T

,

Satou

K

,

Murakami

S

.

Исследование метода оценки зрительно-пространственной когнитивной функции с помощью устройства с сенсорным экраном

.

Яп. J. Geria. Психиатрия

.

2011

;

22

:

439

-

447

.

Накано

M

,

Ямамото

T

,

Okumura

H

,

Tsuda

A

,

Kowatari

Y

.

Влияние перорального приема пирролохинолинхинона на стресс, утомляемость и сон

.

Функц. Foods Health Dis

.

2012

;

2

:

307

-

324

.

Накано

M

,

Kamimura

A

,

Watanabe

F

и др. .

Влияние перорально вводимой динатриевой соли пирролохинолинхинона на состояние сухой кожи мышей и здоровых самок

.

J. Nutr. Sci. Витаминол

.

2015

;

61

:

242

-

247

.

Nakano

M

,

Kawasaki

Y

,

Suzuki

N

,

Takara

T

.

Влияние потребления динатриевой соли пирролохинолинхинона на уровень холестерина в сыворотке здоровых взрослых японцев

.

J. Nutr. Sci. Витаминол

.

2015

;

61

:

234

-

241

.

Nakano

M

,

Takahashi

H

,

Koura

S

,

Chung

C

,

Tafazoli

S

,

Roberts

Исследования острой и субхронической токсичности динатриевой соли пирролохинолинхинона (PQQ) (BioPQQ ™) на крысах

.

Рег. Toxicol. Pharmacol

.

2014

;

70

:

107

-

121

.

Liang

C

,

Zhang

X

,

Wang

W

,

Song

Y

,

Jia

X

.

Исследование субхронической пероральной токсичности динатриевой соли пирролохинолинхинона (PQQ) на крысах

.

Food Chem. Токсикол

.

2015

;

75

:

146

-

150

.

Nakano

M

,

Suzuki

H

,

Imamura

T

,

Lau

A

,

Lynch

B

.

Генотоксичность динатриевой соли пирролохинолинхинона (PQQ) (BioPQQ ™)

.

Рег. Toxicol. Pharmacol

.

2013

;

67

:

189

-

197

.

Rucker

R

,

Chowanadisai

E

,

Накано

M

.

Потенциальное физиологическое значение пирролохинолинхинона

.

Альтерн. Med. Res

.

2009

;

14

:

268

-

277

.

Smidt

CR

,

Unkefer

CJ

,

Houck

DR

,

Rucker

RB

.

Абсорбция в кишечнике и распределение [ 14 C] пирролохинолинхинона в тканях у мышей

.

Proc. Soc. Exp. Биол. Мед

.

1991

;

197

:

27

-

31

.

Watanabe

A

,

Hobara

N

,

Ohsawa

T

,

Higashi

T

,

Tsuji

T

.

Нефротоксичность пирролохинолинхинона у крыс

.

Hiroshima J. Med. Sci

.

1989

;

38

:

49

-

51

.

© 2016 Японское общество биологии, биотехнологии и агрохимии

Пирролохинолинхинон противостоит вызванной денервацией атрофии скелетных мышц за счет активации PGC-1α и интеграции комплексов митохондриальной цепи переноса электронов

Abstract

Атрофия скелетных мышц, опосредованная денервацией, возникает в результате потери электрической стимуляции и приводит к деградации белка, которая критически регулируется хорошо подтвержденным коактиватором транскрипции, коактиватором пролифератора пероксисомы 1 альфа (PGC-1α).Адекватных методов лечения мышечной атрофии не существует. Пирролохинолинхинон (PQQ), природный антиоксидантный компонент с множеством функций, включая модуляцию митохондрий, демонстрирует способность защищать от мышечной дисфункции. Однако остается неясным, усиливает ли PQQ активацию PGC-1α и сопротивляется ли атрофии скелетных мышц у мышей, подвергшихся операции денервации. Эта работа исследует экспрессию PGC-1α и функцию митохондрий в скелетных мышцах денервированных мышей, которым вводили PQQ.Мыши C57BL6 / J подвергали аксотомии задней конечности седалищного нерва. Осмотический насос ALZET®, содержащий PQQ (эквивалент 4,5 мг / день / кг массы тела), имплантировали подкожно в правую нижнюю часть живота мыши. Во время исследования с течением времени мышь умерщвляли и икроножную мышцу готовили для дальнейшего миопатологического окрашивания, анализа энергетического метаболизма, вестерн-блоттинга и количественных ПЦР-исследований в реальном времени. Мы наблюдали, что введение PQQ отменяет вызванное денервацией снижение мышечной массы и снижает активность митохондрий, о чем свидетельствует уменьшение размера волокон и снижение экспрессии оксидазы цитохрома c и НАДН-тетразолийредуктазы.Биоэнергетический анализ показал, что PQQ перепрограммировал вызванное денервацией увеличение скорости потребления кислорода митохондриями (OCR) и привело к увеличению скорости внеклеточного закисления (ECAR), измерения метаболизма гликолита. Уровни белка PGC-1α и комплексов электронно-транспортной цепи (ETC) также повышались при обработке PQQ. Кроме того, введение PQQ сильно увеличивало экспрессию окислительных волокон и поддерживало гликолитические волокна типа II.Это доклиническое исследование in vivo предполагает, что PQQ может обеспечить мощный терапевтический эффект для лечения атрофии, вызванной денервацией, путем активации PGC-1α и поддержания митохондриального комплекса ETC в скелетных мышцах.

Образец цитирования: Kuo Y-T, Shih P-H, Kao S-H, Yeh G-C, Lee H-M (2015) Пирролохинолинхинон сопротивляется индуцированной денервацией атрофии скелетных мышц, активируя PGC-1α и интегрируя комплексы митохондриальной цепи транспорта электронов. PLoS ONE 10 (12): e0143600.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0143600

Редактор: Идонг Бай, Научный центр здоровья Техасского университета в Сан-Антонио, США

Поступила: 3 августа 2015 г .; Одобрена: 6 ноября 2015 г .; Опубликовано: 8 декабря 2015 г.

Авторские права: © 2015 Kuo et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в пределах документ и вспомогательные информационные файлы к нему.

Финансирование: Авторы получили финансирование от Тайбэйского медицинского университета (TMU101-AE3-Y08).

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Сокращения: CPL, Катепсин L; СОХ, цитохром c оксидаза; CREB, белок, связывающий элемент ответа цАМФ; ТАК ДАЛЕЕ, электронная транспортная цепь; MyHC, тяжелая цепь миозина; НАДН-ТР, НАДН-тетразолийредуктаза; PQQ, Пирролохинолинхинон; PGC-1α, соактиватор пролифератора пероксисом 1 альфа; TFAM, фактор митохондриальной транскрипции А; УЦП-2, разобщающий белок-2

Введение

Скелетные мышцы выполняют важные физиологические функции, включая расход энергии, обмен веществ и физическую силу.Скелетные мышцы делятся на две изоформы в зависимости от их метаболизма: волокна типа I более красноватые, с меньшей скоростью сокращения и большей сопротивляемостью утомляемости, а также с большим содержанием митохондрий, что способствует окислительному дыханию. С другой стороны, волокна типа II беловатые, с более высокой скоростью сокращения и меньшим содержанием митохондрий, и легче утомляются [1, 2]. В здоровых мышцах сохраняется баланс между биосинтезом и распадом белка. Снижение мышечной массы или атрофия представляет собой ускорение деградации белка, вызванное различными физиологическими проблемами, такими как хронические и острые заболевания (диабет и травма), состояния неиспользования (денервация и микрогравитация), а также прогрессирующее старение или саркопения [3].Денервация периферических двигательных нервов приводит к нарушению сократительной способности скелетных мышц [4]. Эти изменения включают быструю потерю мышечной массы и митохондриальной функции в течение первой недели после денервации [5]. Во время длительной денервации скелетные мышцы атрофируются из-за потери нервных импульсов. Атрофия скелетных мышц сопровождается увеличением фиброзной и жировой соединительной ткани и, как следствие, потерей мышечной функции [6].

Энергетический метаболизм клеток делится в основном на митохондриальное окислительное фосфорилирование (OXPHOS) и гликолиз.Митохондрии играют центральную роль в мышцах, модулируя баланс между биогенезом и деградацией, которые регулируются стимуляцией окружающей среды и, таким образом, транскрипционно контролируют последующую экспрессию ядерных и митохондриальных генов [7]. Более того, хотя сообщалось, что атрофия мышц, вызванная денервацией, участвует в выбросе митохондриальных активных форм кислорода (АФК) [8], влияние денервации на метаболизм мышечной энергии получило меньше дискуссий. Коактиватор транскрипции, рецептор, активируемый пролифератором пероксисом, γ, coactivator-1α (PGC-1α), является одним из наиболее известных регуляторов митохондриального биогенеза [1, 9].Недавние исследования показали, что PGC-1α может играть критическую роль в преобразовании типов волокон скелетных мышц, способствуя переключению типов волокон с гликолитических на окислительные [10]. Сверхэкспрессия PGC-1α под контролем промотора мышечной креатинкиназы (MCK) индуцировала преобразование типа волокна, которое характерно для волокон типа I, и предотвращала истощение мышечной массы у трансгенных мышей, подвергшихся денервации или голоданию [11].

Терапевтическое лечение атрофии скелетных мышц с помощью соединений природного происхождения в последнее время привлекает все большее внимание [12].Пирролохинолинхинон (PQQ), хинин, синтезируемый бактериями, является сильным окислительно-восстановительным кофактором с множеством биологических преимуществ, включая антиоксидантное, противораковое, противовоспалительное, модуляцию митохондриального метаболизма и нейрозащиту [13–16]. Gong et al. предположили, что PQQ действует как антигипералгезический агент, подавляя действие фактора некроза опухоли альфа (TNF-α) и образование пероксида липидов малонового диальдегида у крыс с хроническими суженными повреждениями седалищного нерва [17].Chowanadisa et al. выяснили, что PQQ стимулирует фосфорилирование белка, связывающего элемент ответа цАМФ (CREB), и дополнительно увеличивает экспрессию мРНК PGC-1α и белка. Обработка миРНК PGC-1α ослабляла митохондриальный биогенез [18]. Введение PQQ также модулирует функцию митохондрий, повышая метаболизм липидов [19]. Однако влияние PQQ на экспрессию комплекса PGC-1α и митохондриальной электрон-транспортной цепи (ETC) в скелетных мышцах после денервации еще не изучено.Таким образом, целью настоящего исследования было изучить потенциал PQQ для защиты от атрофии скелетных мышц, вызванной денервацией.

В этой работе мы исследовали участие PGC-1α в истощении скелетных мышц, опосредованном аксотомией седалищного нерва. Кроме того, мы исследовали, предотвращает ли введение PQQ деградацию белка, вызванную денервацией. Экспрессия PGC-1α снижалась во время истощения мышц после денервации. Более того, PGC-1α и митохондриальные комплексы ETC были улучшены обработкой PQQ, что привело к сохранению мышечных волокон как I, так и II типа, что сопровождалось изменением биоэнергетики митохондрий OXPHOS.

Материалы и методы

Материалы

Осмотические насосы

ALZET® (модель № 1004, длина 1,5 см, диаметр 0,6 см, вес 0,4 г, доставка через 28 дней при скорости откачки 0,11 мкл / ч) были получены от Durect Corporation (Купертино, Калифорния, США). PQQ (Кат. № 164–17083) был приобретен у Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (Япония). Остальные высококачественные реагенты и химикаты были закуплены у местных коммерческих компаний.

Животные и лечебные средства

мышей C57BL6 / J в возрасте примерно 4–5 недель и весом примерно 22–24 грамма были приобретены в Национальном центре лабораторных животных (Синьчжу, Тайвань).Все экспериментальные процедуры были одобрены институциональным комитетом по уходу и использованию животных (Тайбэйский медицинский университет, разрешение IACUC № LAC-2014-0243). Животные были случайным образом разделены на 4 группы (n = 5–10 для каждой группы): контрольная группа (Con), группа фиктивных операций (Sham), группа денервации (Den) и группа денервации, обработанная PQQ (Dep ). Всех мышей содержали в условиях контролируемой температуры и влажности с циклом свет: темнота 12:12 ч и давали стандартную диету и воду ad libitum.Животных анестезировали внутрибрюшинно пентобарбиталом натрия (50 мг / кг массы тела (м.т.)), а правую заднюю конечность каждой мыши денервировали, удаляя примерно 1 см срез седалищного нерва. Имитационная группа подверглась той же операции без удаления седалищного нерва. Во время операции осмотический насос ALZET®, содержащий PQQ (эквивалент 4,5 мг / день / кг массы тела в течение 28 дней, разбавленный физиологическим раствором), был имплантирован подкожно в правую нижнюю часть живота мыши для группы PQQ.Затем кожную рану закрывали хирургическими зажимами, покрытыми дезинфицирующим средством (Premium Surgiclip TM , Covidien, Tyco Healthcare, Тайвань). Операция не повлияла на суточный рацион и потребление воды в течение экспериментального периода. Мышей умерщвляли смещением шейных позвонков под глубокой ингаляционной анестезией изофлураном в назначенное количество дней после операции по рассечению. Икроножные и камбаловидные мышцы быстро иссекали с обеих задних конечностей, немедленно погружали в холодный изопентан и хранили при -80 ° C для последующих анализов.

Анализ энергетического метаболизма

В конце периода лечения мышей умерщвляли и икроножную мышцу вырезали и измельчали ​​пинцетом в чашке Петри, наполненной базальной средой Игла, модифицированной Дульбекко (DMEM) без бикарбоната натрия, с доведенным до pH 7,4. После того, как образец был собран и диспергирован в микропланшете для захвата островков XF24, было добавлено 500 мкл предварительно нагретого DMEM. После достижения равновесия базальный энергетический метаболизм икроножной мышцы анализировали с помощью анализатора Seahorse XF-24 (Seahorse Bioscience, North Billerica, MA, USA).Программа была установлена ​​следующим образом: 10 циклов по 3 мин перемешивания, 2 мин ожидания и 3 мин измерения. Значение pH, скорость потребления кислорода (OCR, пмоль / мин) и скорость внеклеточного закисления (ECAR, миль / ч / мин) регистрировались одновременно. Данные были нормализованы по содержанию белка.

Гистохимические анализы и измерения размера волокна

Гистопатологическая оценка была проведена на 10 мкм замороженных срезах биопсии мышц. Дифференциальное окрашивание, включая гематоксилин и эозин (H & E), NADH-тетразолийредуктазу (NADH-TR) и оксидазу цитохрома c (COX), проводили согласно ранее описанным методам [20].Наконец, предметные стекла были промыты в деионизированной воде и затем помещены на покровные стекла для дальнейшего исследования под микроскопом. Размер мышечных волокон измеряли с помощью Image J Software (NIH, Bethesda, MD, USA), и значения были нормализованы к контрольной группе.

Вестерн-блот

Белок выделяли из икроножной мышцы путем гомогенизации в буфере для лизиса (PBS, 0,1% Triton X-100/1 мМ EDTA, pH 7,4), содержащем полные ингибиторы протеаз (Roche Diagnostics). Образцы (20 мкг) общих клеточных лизатов были электрофоретически фракционированы по размеру 10% -ным полиакриламидным додецилсульфатом натрия-полиакриламидным гелем и перенесены на поливинилидендифторидную мембрану (PVDF) с использованием системы электропереноса BioRad Mini Protean.Затем блоты инкубировали с 5% обезжиренным молоком в фосфатно-солевом буфере с Tween-20 в течение 1 часа для блокирования неспецифического связывания и зондировали в течение ночи при 4 ° C со специфическими антителами против PGC-1α, митохондриального фактора транскрипции A (TFAM). , глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа (GAPDH) и β-актин (Biochiefdom, Тайбэй, Тайвань) соответственно. Затем мембраны детектировали путем инкубации с соответствующими вторичными антителами, конъюгированными с пероксидазой, в течение 1 ч при комнатной температуре. Мембраны дополнительно промывали промывочным буфером PBS, содержащим Твин-20 (PBST).После последней промывки PBST сигналы проявляли с помощью усиленной хемилюминесценции (Merck Millipore, Дармштадт, Германия) и контролировали с помощью системы UVP BioSpectrum (Analytik Jen. Upland, CA, США). Интенсивность сигнала определяли количественно с помощью Image J Software.

Комплексный анализ митохондриальной электронной транспортной цепи

После умерщвления икроножную мышцу вырезали и измельчали ​​бритвенными лезвиями. Измельченную ткань смешивали с 10-кратным объемом (W / V) буфера для выделения, содержащего 100 мМ KCl, 50 мМ Tris-HCl, 2 мМ EGTA, 0.5% бычий сывороточный альбумин (BSA), pH 7,4 при 4 ° C, гомогенизировали в ступке за 6 проходов с использованием пестика средней плотности. Гомогенат центрифугировали при 2000 × g, 4 ° C в течение 5 мин. Супернатант собирали и центрифугировали при 10000 × g в течение 10 мин. Супернатант отбрасывали и осадок ресуспендировали в среде для выделения, а затем снова центрифугировали при 10000 × g в течение 10 мин. Супернатант отбрасывали, а осадок ресуспендировали в 500 мкл среды для выделения. Концентрацию белка в митохондриальных суспензиях определяли с использованием набора бицинхониновой кислоты (BCA) с BSA в качестве стандарта (Pierce ™ BCA Protein Assay Kit, Life Technologies, Тайбэй, Тайвань).Для митохондриальных комплексов ETC проводили электрофорез в 10% полиакриламидном геле для разделения белков с последующим электроблоттингом на PVDF-мембраны (Bio-Rad). Уровни белков митохондриальных маркерных белков комплексов окислительного фосфорилирования (OXPHOS) (субъединица 20 кДа комплекса I, субъединица 30 кДа комплекса II, субъединица 48 кДа комплекса III, субъединица I 40 кДа комплекса IV и субъединица α 55 кДа комплекса V, F 0 F 1 АТФ-синтаза) детектировали с использованием коктейля антител для вестерн-блоттинга Rodent Total OXPHOS Complexes в соответствии с протоколом производителя (Abcam, Cambridge, UK).

Экспрессия матричной РНК целевых генов

Суммарную РНК экстрагировали из икроножной мышцы как денервированных, так и контрольных задних конечностей с помощью реагента TRIzol (TriReagent, Цинциннати, Огайо, США) на основе гуанидинтиоцианатного метода. Замороженные мышцы механически гомогенизировали на льду в 1 мл ледяного TriReagent. Общую РНК солюбилизировали в свободной от РНКазы H 2 O и количественно определяли в двух экземплярах путем измерения оптической плотности (OD) при 260 нм. Чистота РНК была подтверждена исследованием соотношения OD260 / OD280.Тотальную РНК (2 мкг) синтезировали в кДНК с использованием набора для синтеза первой цепи кДНК с использованием метода праймера олиго (dT) (Toyobo, Осака, Япония) с последующей обработкой ДНКазой. Была проведена контрольная реакция обратной транскрипции (RT), в которой не использовался фермент обратной транскриптазы. Контрольную реакцию RT использовали, чтобы убедиться, что ДНК не загрязняет образец РНК. Для измерения уровней мРНК генов-мишеней была проведена количественная ОТ-ПЦР. После синтеза кДНК первой цепи из мРНК, синтез второй цепи и амплификация генов-мишеней были выполнены следующим образом: анализ ПЦР в реальном времени PGC-1α , TFAM , UCP-2 , катепсина L (CPL) и тяжелой цепи миозина ( MyHC ) изоформ ( MyHC Ib , MyHC IIa , MyHC IIb , MyHC IIx / d ) в присутствии специфических праймеры, предназначенные для амплификации целевого гена с использованием набора для мастер-микса Ampliq (Ampliqon, Skovlunde, Дания) и термоциклера ABI 7300 (Applied Biosystems, Foster City, Калифорния, США).Реакционную смесь (25 мкл) подвергали 40 циклам по 30 секунд при 96 ° C, 30 секунд при 55-60 ° C и 30 секунд при 72 ° C, и результаты анализировали с использованием системного программного обеспечения ABI 7300.

Статистический анализ

Все данные представлены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего (SEM). Для оценки различий между группами Con, Sham, Den и Dep в разные моменты времени использовали односторонний дисперсионный анализ с апостериорным критерием Фишера для различий по методу наименьших квадратов. Статистическая значимость определяется как P <0.05.

Результаты

Введение PQQ замедляет атрофию мышц и восстанавливает функцию митохондрий

Чтобы оценить влияние аксотомии на истощение скелетных мышц, мышей C57BL6 / J односторонне денервировали путем перерезания седалищного нерва правой задней конечности, при этом левая конечность служила внутренним контролем. В отличие от контрольной группы, 21 -й день после денервации привел к атрофии мышц и сдвигу в сторону окислительных волокон, о чем свидетельствует уменьшение площади поперечного сечения волокон при окрашивании H&E и более высокая интенсивность NADH-TR и COX. окрашивание (рис. 1E, 1H и 1K).Окрашивание NADH-TR показало, что волокна с мозаичным рисунком, преимущественно быстросокращающиеся волокна, занимали наибольшую площадь в контрольной группе, но почти все волокна были медленными, как волокна после денервации. Чтобы исследовать, защищает ли PQQ от атрофии мышц, вызванной денервацией, осмотический насос ALZET®, содержащий PQQ, был имплантирован подкожно в правую нижнюю часть живота во время операции денервации, и рана зашита. Непрерывный прием PQQ замедлял истощение мышц после денервации и приводил к частичному сохранению содержимого заметно более крупных волокон (рис. 1F, 1I и 1L).Кроме того, аналогичный мозаичный узор был восстановлен в обработанной группе, совпадающий с таковым в контрольной группе (рис. 1I).

Рис. 1. Гистохимическое окрашивание икроножной мышцы после денервации.

Окрашивание

H & E, NADH-TR и COX проводили на поперечных срезах замороженных мышц икроножных мышц толщиной 10 мкм из контрольной (Con), денервированной (Den) и денервированной группы (Dep), обработанной PQQ (Dep) 21 -й день после денервации. Масштабная линейка: 20 мкм; 200 ×.(A-C, стрелки указывают на мышцу задней конечности; окраска D-F, H и E; окраска G-I, NADH-TR; окраска J-L, окраска COX).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0143600.g001

Снижение экспрессии гена, связанного с PGC-1α, и размера волокна после денервации

Мы дополнительно исследовали роль PGC-1α в атрофии мышц, вызванной денервацией. Как показано на S1 Fig, в исследуемые здесь моменты времени экспрессия мРНК PGC-1α , UCP-2 , TFAM и CPL в скелетных мышцах была увеличена, а затем снизилась на 3 -й день. и 21 -й день после денервации соответственно.Точно так же уровни белка PGC-1α на 21 -й день после денервации были значительно ( P <0,05) снижены (рис. 2A), что сопровождалось резким уменьшением площади поперечного сечения миофибрилл (рис. 2B). . Кроме того, введение PQQ приводило к значительному восстановлению уровня белка PGC-1α в денервированной скелетной мышце правой задней конечности, нормализованной по отношению к левой мышце задней конечности. Между тем, средний размер волокна был уменьшен примерно до 40% площади поперечного сечения по сравнению с контрольной группой.

Рис. 2. Снижение уровня PGC-1α в икроножной мышце после денервации и восстановления после лечения PQQ.

(A) Уровень белка PGC-1α определяли вестерн-блоттингом икроножных мышц денервированных (Den) и денервированных (Dep) групп, обработанных PQQ. β-актин определяется как домашний белок и используется в качестве контроля загрузки. (B) Статистический анализ данных двух независимых экспериментов (n = от 4 до 5 на группу). # и *, P <0.05, что указывает на значительную разницу по сравнению с группами Con и Den, соответственно.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0143600.g002

PQQ нормализует энергетический метаболизм после нарушений, вызванных денервацией

Чтобы определить, как PQQ влияет на эффекты денервации на метаболизм мышц, исследовали базальную ОСА (митохондриальную активность), ECAR (скорость гликолиза) и отношение OCR к ECAR. Мы обнаружили, что как базальный OCR, так и ECAR были значительно ( P <0.05) увеличились в контрольных скелетных мышцах правой задней конечности по сравнению с мышцами левой задней конечности (рис. 3A и 3B). Сравнивая мышцы задних конечностей левого внутреннего контроля, группа, обработанная PQQ, показала более высокие показатели OCR и ECAR, чем группа, получавшая только денервацию. У денервированной группы, получавшей PQQ, соотношение OCR / ECAR было выше, чем у денервированной группы (рис. 3C). Это продемонстрировало, что профиль энергетического метаболизма денервированной группы, обработанной PQQ, был перепрограммирован в сторону окислительного фосфорилирования митохондрий (рис. 3D).

Рис. 3. Влияние PQQ на энергетический метаболизм денервированной икроножной мышцы.

На 21 день после денервации икроножную мышцу иссекали для определения базального OCR (A), ECAR (B) и отношения OCR к ECAR (C). (D) Значения OCR и ECAR Den и Dep были нанесены на график, чтобы показать разницу в метаболическом профиле между этими группами. Значения (n = от 3 до 5 на группу) представляют собой средние значения ± SEM. *, P <0,05, что указывает на значительную разницу между группами.DenL, DenR, DepL и DepR представляют левый внутренний контроль (L) и правую денервированную (R) мышцу задней конечности из денервированной (Den) или денервированной группы, обработанной PQQ (Dep), соответственно.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0143600.g003

Изменения в типе мышечных волокон после денервации

Мы также исследовали, влияет ли лечение PQQ на изменение типа мышечных волокон после денервации. Как показано на фиг.4, уровни экспрессии подтипов MyHC в икроножной мышце показали, что денервация индуцировала значительный сдвиг мышечных волокон в сторону типов Ib и IIa по сравнению с контрольной группой ( P <0.05). Интересно, что введение PQQ не только усиливало экспрессию волокон типа Ib и IIa, но также индуцировало экспрессию волокон типа IIx / d.

Рис. 4. Экспрессия мРНК миозина после денервации.

Количественная ОТ-ПЦР в реальном времени для подтипов миозина икроножной мышцы в денервированной (Den) и группе, получавшей PQQ (Dep), на 21-й -й день после денервации. Данные выражены как правая денервированная мышца относительно контралатеральной неденервированной левой мышцы задней конечности той же мыши, нормализованные к контрольной группе.# и *, P <0,05, что указывает на значительные различия по сравнению с группами Con (контроль) и Den (денервация) соответственно.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0143600.g004

Изменения в метаболизме гликолитической и митохондриальной энергии после денервации

Мы дополнительно исследовали белки, участвующие в регуляции энергетического метаболизма после денервации. Как показано на фиг.5А, уровень белка GAPDH, одного из критических белков, участвующих в гликолизе, был значительно снижен в правой задней конечности после седалищной аксотомии ( P <0.05). Кроме того, экспрессия TFAM в правой задней конечности также была ниже, чем в контрольной мышце левой задней конечности после денервации. Однако непрерывное введение PQQ резко увеличивало уровни как GAPDH, так и TFAM (рис. 5B).

Рис. 5. Изменения в гликолитическом и митохондриальном энергетическом метаболизме после денервации.

(A) Вестерн-блоттинг экспрессии GAPDH и TFAM в группах денервации (Den) и денервации, которым вводили PQQ (Dep). (B) Статистический анализ данных вестерн-блоттинга (n = от 3 до 5 каждого).*, P <0,05, что указывает на значительную разницу по сравнению с группой Den.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0143600.g005

Восстановление функции митохондриальных комплексов после лечения PQQ

Мы также исследовали, влияет ли денервация на окислительную функцию митохондрий посредством модуляции митохондриальных комплексов ETC. Экспрессию митохондриальных комплексов в скелетных мышцах из контрольной, имитирующей, денервированной и группы, получавшей PQQ, оценивали на 7 и 21 дней после денервации, соответственно.Комплексы OXPHOS не показали изменений на 7 день после денервации (фиг. 6А). Однако уровни белка всех комплексов OXPHOS, за исключением комплекса V, были значительно ( P <0,05) снижены в правой задней конечности на 21 -й день после денервации (рис. 6В). Наиболее резкое снижение наблюдалось в НАДН-ТР и ЦОГ. Однако уровни белка субъединиц комплекса II и IV были значительно восстановлены после обработки PQQ ( P <0.05, S2 Рис).

Рис. 6. Вестерн-блот митохондриальных комплексов OXPHOS.

Коктейль антител против белков, представляющих пять митохондриальных комплексов окислительного фосфорилирования, был использован для исследования экспрессии митохондриальных белков в скелетных мышцах в контрольной (Con), ложно оперированной (Sham), денервированной (Den) группе и группах, которым вводили PQQ ( Dep) на 7 (A) и 21 дней (B) после денервации.

https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0143600.g006

Обсуждение

Травматическое повреждение периферического нерва осложняется из-за необратимых эффектов, если реиннервация задерживается. Отсутствие двигательного восстановления после повреждения нерва может быть результатом неспособности реформирования синапсов после длительной денервации, а не отказа роста аксонов [21]. Другим осложняющим фактором может быть денервация скелетных мышц, вызванная апоптозом и атрофией мышц [22, 23]. Многие клеточные структурные изменения были описаны после денервации, включая изменения количества и размера митохондрий [24].В течение первых 4 месяцев после перерезки нерва потеря капилляров была почти линейной, с постепенным уменьшением неделя за неделей [25]. Предыдущее гистохимическое исследование показало, что количество волокон типа II, наблюдаемых в замороженных мышцах, уменьшилось примерно на сорок процентов через четыре недели после денервации, хотя этот результат не был статистически значимым. Заметные изменения показали, что процент медленных миозинов остается низким в контралатеральной икроножной мышце, тогда как она увеличивается до 95% в денервированной икроножной мышце [23, 26].Таким образом, изменение типа волокон наблюдалось после денервации ишиасного нерва. Эти упомянутые выше результаты были совместимы с нашими выводами о том, что количество гликолитических волокон уменьшилось после денервации, о чем свидетельствует сниженный уровень белка GAPDH в икроножной мышце (рис. 1H, 1K и рис. 4).

Насколько нам известно, это первое исследование in vivo , в котором изучалось влияние природного антиоксиданта PQQ на атрофию скелетных мышц, вызванную денервацией.Непрерывное и регулярное введение PQQ было достигнуто с помощью осмотического насоса ALZET®, который оказался чрезвычайно полезным инструментом для долгосрочной непрерывной доставки соединений в исследовательских целях [27, 28]. Мы исследовали икроножную мышцу, а не камбаловидную мышцу, так как почти половина икроножной мышцы быстро истощилась через 10 дней после денервации [29]. Гистоэнзимология скелетных мышц успешно применяется для классификации функционально различных групп волокон. В нашем исследовании краткосрочная денервированная икроножная мышца проявляла более окислительный фенотип, о чем свидетельствует большее содержание активности NADH-TR и ЦОГ и сдвиг к мышечным волокнам типа Ib и IIa (рис. 1 и 4) по сравнению с контрольной мышцей.Постоянное добавление PQQ привело к частичному восстановлению размера волокон и функции митохондрий. Многие исследования предложили возможные механизмы, с помощью которых регуляция PGC-1α приводит к переключению типа волокна. Когда PGC-1α экспрессируется на физиологических уровнях у трансгенных мышей, управляемых промотором MCK, наблюдается преобразование типа волокна. Экспрессия PGC-1α в скелетных мышцах может регулироваться кальциевой / кальмодулиновой киназой IV и кальциневрином A посредством связывания белка CREB с промотором PGC-1α [30], фактором усиления миоцитов 2 и вилкой при рабдомиосаркоме.Миогенные основные белки спираль-петля-спираль, особенно MyoD, могут активировать экспрессию PGC-1α, воздействуя на его промотор. Более того, недостаток PGC-1α ведет к снижению содержания митохондрий, уменьшению мышечной массы и миопатическому фенотипу, о чем свидетельствует накопление мультивезикулярных тел и тубулярных агрегатов [31].

Дисфункция митохондрий - один из наиболее часто критических механизмов атрофии мышц. Недавно одно исследование показало, что ограничение калорийности (CR) ослабляет возрастную потерю мышечной массы за счет активации AMPK и SIRT1, что приводит к увеличению содержания COX IV.CR индуцировал перепрограммирование гликолиза, а окислительное фосфорилирование митохондрий сопровождалось поддержанием мышечной массы во время старения [32]. Кроме того, клиническое исследование показало, что длительная денервация, вызванная атрофией скелетных мышц человека, сопровождается снижением гликогенолитической и гликолитической ферментативной активности [33]. Интересно, что Сингх и Худ показали, что потребление кислорода и продукция ROS неожиданно активируются в субарколеммальных митохондриях, изолированных из денервированных передних большеберцовых мышц [8].В настоящем исследовании мы обнаружили, что денервированная группа продемонстрировала некоторые существенные явления: (1) снижение уровня белка GAPDH и (2) увеличение значений OCR и ECAR на 21 -й день после денервации. Из-за сложности митохондриальной дисфункции и атрофии мышц в разные периоды денервации лечение PQQ замедляло выполнение вызванной денервацией атрофии мышц, возможно, за счет модуляции ранних адаптаций митохондриальной функции и метаболического поведения.Это событие может также отражать данные о том, что PGC-1α играет центральную роль в регуляции переключения волокон с гликолитического на окислительный тип [10]. В случае денервации деградация комплексов PGC-1α и ETC и снижение гликолитической ферментативной активности приводят к усилению митохондриального фосфорилирования и гликолиза в ответ на утечку энергии. Однако устойчивое накопление ROS в конечном итоге приводит к активации протеолитических сигналов, включая каспазы, апоптоз, аутофагию и протеасомную систему, все из которых способствуют деградации белка.Аналогичные результаты были получены на модели клеток скелетных мышц, которая показала, что уровни OXPHOS значительно увеличиваются в клетках, обработанных галактозой, по сравнению с клетками, обработанными глюкозой, и что значение ECAR повышается, когда синтез АТФ блокируется [34].

Наши результаты показали временное повышение уровня мРНК PGC-1α после кратковременной денервации (S1 Рис.), Но общий уровень белка PGC-1α снизился (Рис. 2). В соответствии с предыдущими наблюдениями экспрессии [35], на 3 -й день после денервации временное увеличение никотинового ацетилхолинового рецептора эмбрионального типа (nAChR) резко контрастирует с экспрессией субъединицы взрослого типа ε- РНК; однако длительная денервация мышц в конечном итоге привела к снижению экспрессии nAChR эмбрионального типа.Таким образом, мы предположили, что тенденция экспрессии PGC-1α и его регулируемых мишеней аналогична тенденции экспрессии nAChR при адаптации к денервации. Действие завершается, когда сигналы передаются от мозга к скелетной мышце. Потенциал действия передает сообщение скелетным мышцам о сокращении через nAChR. Было отмечено, что после денервации митохондрии играют важную апоптотическую роль, выступая в качестве центрального модулятора [36]. CPL представляет собой лизосомную протеиназу, экспрессия которой также повышается при атрофии скелетных мышц в результате неиспользования и денервации [37].Транскрипционные изменения, связанные с быстрым неиспользованием и атрофией денервации, могут быть аналогичны изменениям при истощении мышц при системных заболеваниях. Также сообщалось, что вызванное метаболическим стрессом нарушение потенциала митохондриальной мембраны сопровождается увеличением концентрации свободного кальция в цитоплазме (Ca 2+ ) [38]. Наконец, CPL был активирован с последующей индукцией Ca 2+ -зависимой протеинкиназы C [37]. В настоящем исследовании мы обнаружили, что уровень мРНК CPL значительно увеличился по сравнению с контрольной и фиктивной группами на 3 -й день после денервации (S1 фиг.).Это предполагает, что CPL может играть роль в ассоциации с PGC-1α в процессе деградации белка после денервации.

PQQ является третьим бактериальным окислительно-восстановительным кофактором после никотинамида и флавина, и было показано, что он является важным питательным веществом для роста животных. PQQ не только опосредует окислительно-восстановительные реакции в дыхательной цепи митохондрий, но также играет потенциальную роль в улавливании АФК и ослаблении окислительного стресса в митохондриях [39]. Chowanadisai et al. продемонстрировали, что PQQ фосфорилирует CREB, который впоследствии активирует промотор PGC-1α и увеличивает экспрессию мРНК PGC-1α [18].Кроме того, активируются ядерные респираторные факторы NRF-1, NRF-2 и TFAM. Таким образом, PQQ может индуцировать митохондриальный биогенез в гепатоцитах мышей. Однако мало исследований изучали, затрагиваются ли комплексы OXPHOS. Мы обнаружили, что комплексная функция (особенно комплекс II и IV) нарушается после денервации (S2, фиг.). Однако PQQ (активатор PGC-1α) был способен восстанавливать функцию комплексов OXPHOS в денервированных скелетных мышцах. В целом возможный механизм, связанный с PQQ-связанной задержкой развития против вызванной денервацией атрофии скелетных мышц, проиллюстрирован на рис.

Рис. 7. Сводная информация о передаче сигналов, стимулированной денервацией седалищного нерва, приводящей к подергиванию и атрофии скелетных мышц, а также о возможных действиях PQQ.

В случае денервации PGC-1α ослабляется, а затем происходит подавление UCP-2, TFAM, NRF1 и NRF2. После этого происходит нарушение митохондриального мембранного потенциала и повышающая регуляция CPL и PKC из-за накопления ROS и увеличения [Ca 2+ ], что приводит к деградации белка и атрофии мышц (A).Введение PQQ приводит к увеличению уровня белка PGC-1α, замедлению деградации белка и атрофии мышц после денервации. В конце концов, сильный антиоксидант PQQ имеет эффект перепрограммирования митохондриальной целостности OXPHOS и метаболической биоэнергетики (B).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0143600.g007

Выводы

С клинической точки зрения, вовлечены множественные патологические изменения, такие как дегенерация аксонов, удаление шванновских клеток из области нервно-мышечного соединения и атрофия мышц.Денервация мышцы приводит к атрофии миофиброза, фиброзу и инфильтрации жировой ткани. Эти изменения становятся необратимыми при задержке иннервации. Таким образом, важно предотвратить атрофию скелетных мышц, чтобы избежать продолжающегося апоптоза. Взятые вместе, эта работа демонстрирует критическую роль PGC-1α в миопатогенезе. Для предотвращения атрофии активация митохондриального пути OXPHOS через активатор PGC-1α может предоставить дополнительные возможности для новых методов лечения на ранних стадиях мышечной денервации.

Дополнительная информация

S1 Рис. Экспрессия мРНК PGC-1α и PGC-1α-регулируемых факторов после денервации.

Количественная ОТ-ПЦР в реальном времени для PGC-1α , UCP-2 , TFAM и CPL в контрольной (Con), ложно оперированной (Sham) и денервированной (Den) икроножной мышце на 3 -е сутки и 21-е -е на сутки после операции по рассечению. Данные выражены в виде относительной складки, представляющей правую денервированную мышцу задней конечности по сравнению с контрлатеральной неденервированной левой мышцей задней конечности той же мыши. PGC-1α , UCP-2 , TFAM и CPL были значительно увеличены на 3 -й день , а затем постепенно снизились на 21-й -й день после денервации (n = 3-5 для каждой группы). *, P <0,05 по сравнению с другими группами.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0143600.s001

(JPG)

S2 Рис. Количественная оценка данных вестерн-блоттинга комплексов митохондриальной цепи переноса электронов OXPHOS.

Экспрессия пяти митохондриальных комплексов ETC варьировала в ответ на различные виды лечения. # и *, P <0,05, что указывает на значительную разницу по сравнению с контрольной (Con) и денервационной (Den) группами, соответственно.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0143600.s002

(JPG)

Благодарности

Мы благодарим доктора Хси Чанг (кафедра педиатрии, Тайбэйский медицинский университет) за материальную поддержку и Мэй-Чен Ло, Йо-Линь Чен и И-Вен Ву за техническую помощь с вестерн-блоттингом и КПЦР в реальном времени.Мы также благодарим Core Facility Center (Центр содействия исследованиям, Тайбэйский медицинский университет) за техническую помощь.

Вклад авторов

Задумал и спроектировал эксперименты: HML GCY SHK. Проведены эксперименты: YTK PHS. Проанализированы данные: ЫТК ПХС ШК. Предоставленные реагенты / материалы / инструменты анализа: HML GCY SHK. Написал статью: YTK PHS HML GCY SHK. При финансовой поддержке исследовательских фондов: SHK HML.

Ссылки

  1. 1. Скьяффино С., Реджиани К.Типы волокон в скелетных мышцах млекопитающих. Physiol Rev.2011; 91 (4): 1447–531. pmid: 22013216
  2. 2. Ван И, Пессин Дж. Механизмы волоконной специфичности атрофии скелетных мышц. Curr Opin Clin Nutr Metab Care. 2013; 16 (3): 243–50. pmid: 234

  3. 3. Sandona D, Desaphy JF, Camerino GM, Bianchini E, Ciciliot S, Danieli-Betto D, et al. Адаптация скелетных мышц мыши к длительной микрогравитации в миссии MDS. PLoS One. 2012; 7 (3): e33232. pmid: 22470446
  4. 4.Карраро Ю., Бонкомпаньи С., Гоббо В., Россини К., Зампиери С., Мосоле С. и др. Стойкая регенерация мышечных волокон при длительной денервации. Прошедшее настоящее будущее. Eur J Transl Myol. 2015; 25 (2): 77–92. pmid: 25844146
  5. 5. Degens H, Kosar SN, Hopman MT, de Haan A. Динамика изменений, вызванных денервацией, сходна в камбаловидной мышце взрослых и старых крыс. Appl Physiol Nutr Metab. 2008; 33 (2): 299–308. pmid: 18347685
  6. 6. Эшли З., Сазерленд Х., Ланмюллер Х., Рассольд М.Ф., Унгер Э., Биджак М. и др.Атрофия, но не некроз скелетных мышц кролика, денервированных на срок до одного года. Am J Physiol Cell Physiol. 2007; 292 (1): C440–51. pmid: 17218372
  7. 7. Hepple RT. Вовлечение митохондрий и влияние на стареющие скелетные мышцы. Front Aging Neurosci. 2014; 6: 211. pmid: 25309422
  8. 8. Сингх К., Худ Д.А. Влияние неиспользования мышц, вызванного денервацией, на импорт митохондриального белка. Am J Physiol Cell Physiol. 2011; 300 (1): C138–45. pmid: 20

    1
  9. 9.Czubryt MP, McAnally J, Fishman GI, Olson EN. Регуляция коактиватора гамма рецептора, активируемого пролифератором пероксисом, 1 альфа (PGC-1 альфа) и функции митохондрий с помощью MEF2 и HDAC5. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2003; 100 (4): 1711–6. pmid: 12578979
  10. 10. Сакума К., Ямагути А. Функциональная роль кальциневрина в гипертрофии, регенерации и нарушениях скелетных мышц. J Biomed Biotechnol. 2010; 2010: 721219. pmid: 20379369
  11. 11. Сандри М., Лин Дж., Хандшин С., Янг В., Арани З. П., Леккер Ш. и др.PGC-1alpha защищает скелетные мышцы от атрофии, подавляя действие FoxO3 и транскрипцию специфичных для атрофии генов. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2006; 103 (44): 16260–5. pmid: 17053067
  12. 12. Датт В., Гупта С., Дабур Р., Инджети Е., Миттал А. Атрофия скелетных мышц: потенциальные терапевтические агенты и их механизмы действия. Pharmacol Res. 2015; 99: 86–100. pmid: 26048279
  13. 13. Харрис CB, Chowanadisai W, Мищук DO, Satre MA, Slupsky CM, Rucker RB. Диетический пирролохинолинхинон (PQQ) изменяет показатели воспаления и митохондриальный метаболизм у людей.J Nutr Biochem. 2013; 24 (12): 2076–84. pmid: 24231099
  14. 14. Ян Л., Ронг З., Цзэн М., Цао И, Гун Х, Линь Л. и др. Пирролохинолинхинон защищает клетки пульпозного ядра от апоптоза, вызванного перекисью водорода, путем ингибирования митохондриально-опосредованного пути. Eur Spine J. 2015; 24 (8): 1702–10. pmid: 25349108
  15. 15. Мин З, Ван Л., Джин Дж, Ван Х, Чжу Б., Чен Х и др. Пирролохинолинхинон индуцирует апоптоз раковых клеток посредством митохондриально-зависимого пути и подавляет экспрессию клеточного белка Bcl-2.J Рак. 2014; 5 (7): 609–24. pmid: 25161699
  16. 16. Hara H, Hiramatsu H, Adachi T. Пирролохинолинхинон является мощным нейропротекторным питательным веществом против нейротоксичности, вызванной 6-гидроксидофамином. Neurochem Res. 2007; 32 (3): 489–95. pmid: 17268846
  17. 17. Gong D, Geng C, Jiang L, Aoki Y, Nakano M, Zhong L. Влияние пирролохинолинхинона на невропатическую боль после хронического сужения седалищного нерва у крыс. Европейский журнал фармакологии.2012. 697 (1–3): 53–8. pmid: 23063836
  18. 18. Чованадисай В., Бауэрли К.А., Чапариан Э., Вонг А., Кортопасси Г.А., Ракер РБ. Пирролохинолинхинон стимулирует митохондриальный биогенез за счет фосфорилирования белка, связывающего элемент ответа цАМФ, и увеличения экспрессии PGC-1alpha. J Biol Chem. 2010; 285 (1): 142–52. pmid: 19861415
  19. 19. Бауэрли К., Харрис С., Чованадисай В., Грэм Дж., Гавел П.Дж., Чапариан Э. и др. Изменение нутритивного статуса пирролохинолинхинона модулирует митохондриальный, липидный и энергетический метаболизм у крыс.ПлоС один. 2011; 6 (7): e21779. pmid: 21814553
  20. 20. Дубовиц В. Загадочный конфликт клинической и молекулярной диагностики при мышечной дистрофии Дюшенна / Беккера. Нервно-мышечное расстройство. 2006; 16 (12): 865–6. pmid: 17118656
  21. 21. Ли Л., Пан Р., Ли Р., Ниманн Б., Аурих А.С., Чен Ю. и др. Митохондриальный биогенез и деацетилирование рецептора-гамма-коактиватора-1альфа (PGC-1альфа), активируемого пролифератором пероксисом, при физической активности: требуется интактная передача сигналов адипоцитокинов.Диабет. 2011; 60 (1): 157–67. pmid: 20

    7
  22. 22. Адхетти П.Дж., О'Лири М.Ф., Чаби Б., Уикс К.Л., Худ Д.А. Влияние денервации на митохондриально опосредованный апоптоз скелетных мышц. J Appl Physiol. 2007; 102 (3): 1143–51. pmid: 17122379
  23. 23. Борисов АБ, Карлсон БМ. Гибель клеток денервированных скелетных мышц отличается от классического апоптоза. Анат Рек. 2000; 258 (3): 305–18. pmid: 10705351
  24. 24. Мидрио М. Денервированные мышцы: факты и гипотезы.Исторический обзор. Eur J Appl Physiol. 2006; 98 (1): 1-21. pmid: 168
  • 25. Борисов А.Б., Хуанг С.К., Карлсон Б.М.. Ремоделирование сосудистого русла и прогрессирующая потеря капилляров в денервированных скелетных мышцах. Анат Рек. 2000; 258 (3): 292–304. pmid: 10705350
  • 26. d'Albis A, Couteaux R, Goubel F, Janmot C, Mira JC. Ответ на денервацию камбаловидной и икроножной мышц кролика. Изучение динамики постнатальных изменений изоформ миозина, типов волокон и сократительных свойств.Biol Cell. 1995; 85 (1): 9–20. pmid: 8882515
  • 27. Гуллапалли Р., Вонг А., Бригам Э., Квонг Дж., Уодсворт А., Уиллитс С. и др. Разработка композиций растворителей, совместимых с осмотическим насосом ALZET®, для солюбилизации малорастворимых соединений для доклинических исследований. Препарат Делив. 2012; 19 (5): 239–46. pmid: 22656673
  • 28. Хокинс Дж. Л., Денсон Дж. Э., Майли Д. Р., Дарем, Польша. Никотин стимулирует экспрессию белков, участвующих в периферической и центральной сенсибилизации. Неврология.2015; 290: 115–25. pmid: 25637801
  • 29. Каллахан З. Дж., Оксендин М., Уитли Дж. Л., Менке С., Касселл Е. А., Бартос А. и др. Компенсаторные ответы сигнального пути инсулина восстанавливают усвоение глюкозы мышцами после длительной денервации. Physiol Rep.2015; 3 (4). pmid: 258
  • 30. Guerfali I, Manissolle C, Durieux AC, Bonnefoy R, Bartegi A, Freyssenet D. Кальциневрин A и CaMKIV трансактивируют промотор PGC-1alpha, но по-разному регулируют промотор цитохрома c в скелетных мышцах крысы.Pflugers Arch. 2007; 454 (2): 297–305. pmid: 17273866
  • 31. Вайнштейн А., Дежарден Э.М., Армани А., Сандри М., Худ Д.А. PGC-1альфа модулирует вызванную денервацией митофагию в скелетных мышцах. Скелетная мышца. 2015; 5: 9. pmid: 25834726
  • 32. Chen CN, Lin SY, Liao YH, Li ZJ, Wong AM. Позднее ограничение калорийности изменяет метаболизм скелетных мышц, модулируя метаболизм пирувата. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2015; 308 (11): E942–9. pmid: 26032513
  • 33.Данон MJ, Schliselfeld LH. Изучение гликогенолиза и гликолиза скелетных мышц при хронической стероидной миопатии, нестероидной гистохимической атрофии волокон типа 2 и денервации. Clin Biochem. 2007; 40 (1–2): 46–51. pmid: 17054931
  • 34. Дотт В., Мистри П., Райт Дж., Каин К., Герберт К. Модуляция митохондриальной биоэнергетики в модели митохондриальной токсичности линии клеток скелетных мышц. Redox Biol. 2014; 2: 224–33. pmid: 244

  • 35. Адамс Л., Карлсон Б.М., Хендерсон Л., Гольдман Д.Адаптация никотинового рецептора ацетилхолина, миогенина и экспрессии гена MRF4 к длительной мышечной денервации. J Cell Biol. 1995; 131 (5): 1341–9. pmid: 8522594
  • 36. Siu PM, Alway SE. Связанная с митохондриями апоптотическая передача сигналов в денервированных скелетных мышцах крыс. J Physiol. 2005; 565 (Pt 1): 309–23. pmid: 15774533
  • 37. Sacheck JM, Hyatt JP, Raffaello A, Jagoe RT, Roy RR, Edgerton VR и др. Быстрое неиспользование и атрофия денервации включают изменения транскрипции, подобные тем, которые возникают при истощении мышц при системных заболеваниях.FASEB J. 2007; 21 (1): 140–55. pmid: 17116744
  • 38. Амутан Г., Бисвас Г., Чжан С.Ю., Кляйн-Сзанто А., Виджаясарати С., Авадхани Н.Г. Передача сигналов стресса от митохондрий к ядру вызывает фенотипические изменения, прогрессирование опухоли и клеточную инвазию. EMBO J. 2001; 20 (8): 1910–20. pmid: 112
  • 39. Мисра Х.С., Хайрнар Н.П., Барик А., Индира Приядарсини К., Мохан Х., Апте СК. Пирролохинолин-хинон: поглотитель активных форм кислорода в бактериях. FEBS Lett. 2004; 578 (1-2): 26-30.pmid: 15581610
  • Пирролохинолинхинон и его разносторонняя роль в биологических процессах

  • Ахмед Н. и Шахаб С. 2010 Участие бактериального пирролохинолина в стимулировании роста растений: новое открытие. World App. Sci. J. 8 57–61

    CAS Google ученый

  • Aizenman E, Hartnett KA, Zhong C, Gallop PM and Rosenberg PA 1992 Взаимодействие предполагаемого необходимого питательного вещества пирролохинолинхинона с окислительно-восстановительным сайтом N -метил-D-аспартатного рецептора. J. Neurosci. 12 2362–2369

    PubMed CAS Google ученый

  • Амэяма М., Мацусита К., Шинагава Э., Хаяси М. и Адачи О. 1988 Экскреция пирролохинолинхинона метилотрофами и стимуляция роста микроорганизмов. Биофакторы 1 51–53

    PubMed CAS Google ученый

  • Бабу-Хан С., Йео Т.С., Мартин В.Л., Дурон М.Р., Роджерс Р.Д. и Голдштейн А.Х. 1995 Клонирование гена, солюбилизирующего минеральный фосфат, из Pseudomonas cepacia . Заявл. Environ. Microbiol. 61 972–978

    Google ученый

  • Bashan Y и de-Bashan LE 2002 Защита рассады томатов от заражения Pseudomonas syringae pv. томат с использованием бактерии, способствующей росту растений Azospirillum brasilense. Прил. Environ. Microbiol. 68 2637–2643

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Bernardelli CE, Luna, MF, Galar ML и Boiardi JL 2008 Симбиотический фенотип мембраносвязанного мутанта глюкозодегидрогеназы Sinorhizobium meliloti . Растительная почва 313 217–225

    Артикул CAS Google ученый

  • Бхаттачарджи Р.Б., Сингх А. и Мукхопадхьяй С.Н. 2008 Использование азотфиксирующих бактерий в качестве биоудобрений для решения проблем, не связанных с бобовыми. Заявл. Microbiol. Biotechnol. 80 199–209

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Bolton JL, Trush MA, Penning TM, Dryhurst G and Monks TJ 2000 Роль хинонов в токсикологии. Chem. Res. Toxicol. 13 135–160

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Boots AW, Kubben N, Haenen GR и Bast A 2003 Окисленный кверцетин реагирует с тиолами, а не с аскорбатом, влияющим на добавление кверцетина. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 308 560–565

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Boots AW, Li H, Schins RP, Duffin R, Heemskerk JWM, Bast A and Haenen GRMM 2007 Парадокс кверцетина. Toxicol. Прил. Pharmacol. 222 89–96

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Calvo J, Calvente V, de Orellano ME, Benuzzi D и Sanz de Tosetti MI 2007 Биологический контроль послеуборочной порчи, вызванной Penicillium expansum и Botrytis cinerea в яблоках с помощью бактерии Rahnella . Внутр. J. Food Microbiol. 113 251–257

    PubMed Статья Google ученый

  • Чарлсон Е.С., Вернер Дж. Н. и Мисра Р. 2006 Дифференциальные эффекты мутации yfgL на белков внешней мембраны Escherichia coli . J. Bacteriol. 188 7186–7194

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Cheng Q 2008 Перспективы исследований биологической фиксации азота. J. Integr. Plant Biol. 50 786–798

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Choi O, Kim J, Kim JG, Jeong Y, Moon JS, Park CS и Hwang I. 2008 Пирролохинолинхинон является фактором стимулирования роста растений, продуцируемым Pseudomonas fluorescens B16. Plant Physiol. 146 657–668

    Google ученый

  • Chowanadisai W, Bauerly KA, Tchaparian E, Wong A, Cortopassi GA и Rucker RB 2010 Пирролохинолинхинон стимулирует митохондриальный биогенез посредством фосфорилирования белка, связывающего элемент ответа цАМФ, и увеличения экспрессии PGC-1alpha.J. Biol. Chem. 285 142–152

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • де Верра П., Пеши-Таур М., Кил С. и Морхофер М. 2009 Роль продукции глюконовой кислоты в регуляции биоконтрольных признаков Pseudomonas fluorescens CHA0. Заявл. Environ. Microbiol. 75 4162–4174

    PubMed Статья Google ученый

  • Duine H 1991 Хинопротеины, ферменты, содержащие хиноноидный кофактор пирролохинолинхинон, топахинон или триптофантриптофанхинин .Евро. J. Biochern. 2000 271–284

    Артикул Google ученый

  • Duine JA 1999 История PQQ. J. Biosci. Bioeng. 88 231–236

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Fetzner S and Steiner RA 2010 Кофакторнезависимые оксидазы и оксигеназы. Заявл. Microbiol.Biotechnol. 86 791–804

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Goldstein AH 1986 Солюбилизация бактериального минерального фосфата Историческая перспектива и перспективы на будущее. Am. J. Alternat. Agric. 1 57–65

    Google ученый

  • Голдштейн А., Лестер Т. и Браун Дж. 2003 Исследование метаболической инженерии пути прямого окисления для извлечения фосфата из руды дало предварительные доказательства биосинтеза PQQ в Escherichia coli , а также возможную роль консервативная область хинопротеиндегидрогеназ. Biochem. Биофиз. Acta. 1647 266–271

    PubMed CAS Google ученый

  • Goosen N, Horsman HP, Huinen RG и van de Putte P 1989 Гены Acinetobacter calcoaceticus, участвующие в биосинтезе нуклеотидной последовательности пирроло-хинолин-хинона кофермента и экспрессии в Escherichia coli K-12. J. Bacteriol. 171 447–455

    PubMed CAS Google ученый

  • Goosen N, Huinen RG и van de Putte P 1992 24-аминокислотный полипептид необходим для биосинтеза кофермента пирроло-хинолин-хинона. J. Bacteriol. 174 1426–1427

    PubMed CAS Google ученый

  • Guo YB, Li J, Li L, Chen F, Wu W, Wang J и Wang H 2009 Мутации, нарушающие либо ген pqq , либо gdh гена Rahnella aquatilis, отменяют производство антибактериального вещества и приводит к снижению биологического контроля желчи кроны виноградной лозы. Заявл. Environ. Microbiol. 75 6792–803

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Halliwell B и Gutteridge MC 1999 Свободные радикалы в биологии и медицине (Oxford: Oxford University Press) стр. 105–350

    Google ученый

  • Хан Ш., Ким Ч., Ли Дж. Х., Парк Дж. Й., Чо С. М., Парк С. К., Ким К. Ю., Кришнан Х. Б. и Ким Ю. К. 2008. Инактивация генов pqq Enterobacter intermedium 60–2G снижает противогрибковую активность и вызывает системную резистентность. FEMS Microbiol. Lett. 282 140–146

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Hara H, Hiramatsu H and Adachi T 2007 Пирролохинолинхинон является мощным нейрозащитным питательным веществом против нейротоксичности, вызванной 6-гидроксидофамином. Neurochem. Res. 32 489–495

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • He K, Nukada H, Urakami T and Murphy MP 2003 Антиоксидантные и прооксидантные свойства пирролохинолинхинона (PQQ), влияющие на его функцию в биологических системах. Biochem. Pharmacol. 65 67–74

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • He B, Liu SQ and Li HH 2010 Роль пути PI3K / Akt в пролиферации шванновских клеток, стимулируемой пирролохинолинхинином. Чжунхуа Чжэн Син Вай Кэ За Чжи 26 53–56

    PubMed Google ученый

  • Хиракава А., Симидзу К., Фукумицу Н. и Фурукава С. 2009 Пирролохинолинхинон ослабляет экспрессию гена iNOS в поврежденном спинном мозге. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 378 308–312

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Hölscher T and Görisch H 2006 Нокаут и сверхэкспрессия генов биосинтеза пирролохинолинхинона в Gluconobacter oxydans 621H. J. Bacteriol. 188 7668–7676

    PubMed Статья Google ученый

  • Hölscher T, Schleyer U, Merfort M, Bringer-Meyer S, Görisch H и Sahm H 2009 Окисление глюкозы и PQQ-зависимая дегидрогеназа у глюоконобактерий оксиданс. J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 16 6–13

    PubMed Статья Google ученый

  • Джеймс Д.В. мл. И Гаттерсон Н.И. 1986 Множественные антибиотики, продуцируемые Pseudomonas fluorescens HV37a, и их дифференциальная регуляция глюкозой. Заявл. Environ. Microbiol. 52 1183–1189

    PubMed CAS Google ученый

  • Junkefer C, Rhouck D, Britt BM, Sosnick TR и Hanners JL 1995 Биогенез пирролохинолинхинона из 3 C-меченного тирозина. Meth. Энзимол. 258 227–235

    Артикул Google ученый

  • Katz E, Willner I 2003 Биотопливный элемент с электрохимически переключаемой и регулируемой выходной мощностью. J. Am. Chem. Soc. 125 6803–6813

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Кац Э., Любашевски О. и Виллнер И. 2005 Влияние магнитного поля на биоэлектрокаталитические реакции ферментных систем, ограниченных поверхностью, улучшило характеристики биотопливных ячеек. J. Am. Chem. Soc. 127 3979–3988

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Khairnar NP, Misra HS и Apte SK 2003 Пирролохинолин-хинон, синтезированный в Escherichia coli с помощью пирролохинолин-хинон-синтазы Deinococcus radiodurans , играет не только роль солюбилизации минерального фосфата. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 312 303–308

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Хайрнар Н.П., Камбл В.А., Манголи С.Х., Апте С.К. и Мисра Х.С. 2007 Участие периплазматической протеинкиназы в репарации разрывов цепи ДНК и гомологичной рекомбинации в Escherichia coli.Мол. Microbiol. 65 294–304

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Killgore J, Smidt C, Duich L, Romero-Chapman N, Tinker D, Reiser K, Melko M, Hyde D и Rucker RB 1989 Пищевая ценность пирролохинолинхинона. Наука 245 850–852

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Ким К.Ю., Джордан Д. и Кришнан HB 1998 Экспрессия генов из Rahnella aquatilis , которые необходимы для солюбилизации минерального фосфата в Escherichia coli.FEMS Microbiol. Lett. 159 121–127

    Google ученый

  • Kim CH, Han SH, Kim KY, Cho BH, Kim YH, Koo BS и Kim YC 2003 Клонирование и экспрессия генов пирролохинолинхинона (PQQ) из фосфат-солюбилизирующей бактерии Enterobacter intermedium. Curr. Microbiol. 47 457–461

    Google ученый

  • Ким Дж., Харада Р., Кобаяши М., Кобаяши Н. и Соде К. 2010 Ингибирующее действие пирролохинолинхинона на образование амилоида и цитотоксичность усеченного альфа-синуклеина. Мол. Neurodegener. 5 20

    PubMed Статья Google ученый

  • Kim J, Kobayashi M, Fukuda M, Ogasawara D, Kobayashi N, Han S, Nakamura C, Inada M, Miyaura C, Ikebukuro K и Sode K 2010 Пирролохинолинхинон подавляет фибрилляцию амилоидных белков. Прион 4 26–31

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Кулис Дж., Тетианец Л. и Братковская И. 2010 Пирролохинолинхинон-зависимая карбогидратдегидрогеназа Повышение активности и роль искусственных акцепторов электронов. Biotechnol. J. 5 822–828

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Кумазава Т., Сато К., Сено Х, Исии А. и Сузуки О. 1995 Уровни пирролохинолинхинона в различных пищевых продуктах. Biochem. J. 307 331–333

    Google ученый

  • Кумазава Т., Хиваса Т., Такигучи М., Сузуки О. и Сато К. 2007 Активация сигнальных путей ras пирролохинолинхиноном в фибробластах мыши NIh4T3. Внутр. J. Mol. Med. 19 765–770

    Google ученый

  • Куртинайтиене Б., Разумене Ю., Гуревичене В., Мелвидас В., Марцинкявичене Л., Бахматова И., Мешкис Р. и Лауринавичюс В. 2010 Применение кислородно-независимого биосенсора для проверки ферментационной способности дрожжей. Biosens. Биоэлектрон. 26 766–771

    PubMed Статья Google ученый

  • Liu ST, Lee LY, Tai CY, Hung CH, Chang YS, Wolfram JH, Rogers R и Goldstein AH 1992 Клонирование гена Erwinia herbicola, необходимого для продукции глюконовой кислоты и усиленной солюбилизации минерального фосфата в нуклеотидной последовательности Escherichia coli HB101 и возможное участие в биосинтезе кофермента пирролохинолинхинина. J. Bacteriol. 174 5814–5819

    Google ученый

  • Liu S, Li H, Qu, Yang J, Peng H, Wu K, Liu Y и Yang J 2005 Улучшенная регенерация седалищного нерва крысы через силиконовые трубки, заполненные пирролохинолинхинином. Микрохирургия 25 329–337

    PubMed Статья Google ученый

  • Мацусита К., Тояма Х., Ямада М. и Адачи О. 2002 Структура, функции и биотехнологические применения хинопротеинов. Заявл. Microbiol. Biotechnol. 58 13–22

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • McIntire WS 1994 Хинопротеины. FASEB J. 8 513–521

    PubMed CAS Google ученый

  • Meulenberg JJ, Sellink E, Riegman NH and Postma PW 1992 Нуклеотидная последовательность и структура оперона Klebsiella pneumoniae .Мол. Genet Genet. 232 284–294

    PubMed CAS Google ученый

  • Мисра Х.С., Хайрнар Н.П., Атану Б., Приядаршини К.И., Мохан Х. и Апте С.К. 2004 Пирролохинолин-хинон - поглотитель активных форм кислорода в бактериях. FEBS Lett. 578 26–30

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Митчелл А.Е., Джонс А.Д., Мерсер Р.С. и Рукер Р.Б. 1999 Характеристика производных пирролохинолинхинона аминокислот с помощью масс-спектрометрии с ионизацией электрораспылением и обнаружения в материнском молоке. Анал. Biochem. 269 317–325

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Monks TJ и Jones DC 2002 Метаболизм и токсичность хинонов, хинониминов, хинонметидов и хинонтиоэфиров. Curr. Drug Metab. 3 425–438

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Нодзи Н., Накамура Т., Китахата Н., Тагучи К., Кудо Т., Йошида С., Цудзимото М., Сугияма Т. и Асами Т. 2007 Простой и чувствительный метод анализа пирролохинолинхинона (PQQ) в различных пищевых продуктах с использованием жидкостной хроматографии / электрораспыления -ионизационная тандемная масс-спектрометрия .J. Agric. Food Chem. 55 7258–7263

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Nunome K, Miyazaki S, Nakano M, Iguchi-Ariga S и Ariga H 2008 Пирролохинолинхинон предотвращает вызванную окислительным стрессом гибель нейронов, вероятно, за счет изменений в окислительном статусе DJ-1. Biol. Pharm. Бык. 31 1321–1326

    Google ученый

  • Rajpurohit YS, Gopalakrishnan R, and Misra HS 2008 Участие индуктора активности протеинкиназы в репарации двухцепочечных разрывов ДНК и радиорезистентности Deinococcus radiodurans.J. Bacteriol. 190 3948–3954

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Rajpurohit YS и Misra HS 2010 Характеристика индуцируемой повреждением ДНК мембранной протеинкиназы из Deinococcus radiodurans и ее роль в бактериальной радиорезистентности и репарации разрывов цепи ДНК. Мол. Microbiol. 77 1470–1482

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Родригес Х. и Фрага Р. 1999 Фосфатосолюбилизирующие бактерии и их роль в стимулировании роста растений. Biotechnol. Adv. 17 319–339

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Rolhion N, Barnich N, Claret L и Darfeuille-Michaud A 2005 Сильное снижение инвазивной способности и высвобождения пузырьков внешней мембраны у связанного с болезнью Крона адгезивно-инвазивного штамма Escherichia coli LF82 с удаленным геном yfgL . J. Bacteriol. 187 2286–2296

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Ракер Р., Чованадисай В. и Накано М. 2009 Потенциальное физиологическое значение пирролохинолинхинона. Альтерн. Med. Сборка 14 269–277

    Google ученый

  • Рудольф М. и Кронек П.М. 2005 Круговорот азота в его биологии. Met. Ions Biol. Syst. 43 75–103

    PubMed CAS Google ученый

  • Salisbury SA, Forrest HS, Cruse WB и Kennard O 1979 Новый кофермент из бактериальных первичных алкогольдегидрогеназ. Природа 280 843–844

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Сашидхар Б. и Подил А.Р. 2010 Солюбилизация минерального фосфата ризосферными бактериями и возможности для изменения пути прямого окисления с участием глюкозодегидрогеназы. J. Appl. Microbiol. 109 1–12

    PubMed CAS Google ученый

  • Сато К. и Торияма М. 2009 Влияние пирролохинолинхинона (PQQ) на экспрессию меланогенного белка в мышиной меланоме B16. J. Dermatol. Sci. 53 140–145

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Schnider U, Keel C, Voisard C, Defago G и Haas D 1995 Tn 5 -направленное клонирование p генов из Pseudomonas fluorescens мутационная инактивация CHA0 генов пиолита приводит к перепроизводству антибиотика или антибиотика. Заявл. Environ. Microbiol. 61 3856–3864

    PubMed CAS Google ученый

  • Шанкар Б., Пандей Р., Амин П., Мисра Х.С. и Сайнис К. Б. 2010 Роль глутатиона в усилении противораковой активности пирролохинолинхинона (PQQ). Редокс Rep. 15 146–154

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Шен Д. и Мейерхофф М.Э. 2009 Полимерные наносферы, легированные пирролохинолинхиноном, в качестве чувствительного индикатора для анализов связывания. Анал. Chem. 81 1564–1569

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Шривастава М., Раджпурохит Ю.С., Мисра Х.С. и Д’Суза С.Ф. 2010 Выживание фосфатсолюбилизирующих бактерий против агентов, повреждающих ДНК. Банка. J. Microbiol. 56 822–830

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Smidt CR, Unkefer CJ, Houck DR и Rucker RB 1991 Кишечная абсорбция и тканевое распределение [14C] пирролохинолинхинона у мышей. Proc. Soc. Exp. Биол. Med. 197 27–31

    PubMed CAS Google ученый

  • Steinberg FM, Gershwin ME и Rucker RB 1994 Рост пирролохинолинхинона в рационе и иммунный ответ у мышей BALB / c. J. Nutr. 124 744–753

    PubMed CAS Google ученый

  • Steinberg F, Stites TE, Anderson P, Storms D, Chan I, Eghbali S и Rucker R 2003 Пирролохинолинхинон улучшает рост и репродуктивную способность мышей, получавших рационы определенного химического состава. Exp. Биол. Med. (Мэйвуд) 228 160–166

    CAS Google ученый

  • Stites TE, Mitchell AE и Rucker RB 2000 Физиологическое значение хиноферментов и кофакторов семейства O-хинонов. J. Nutr. 130 719–727

    Google ученый

  • Stites T, Storms D, Bauerly K, Mah J, Harris C, Fascetti A, Rogers Q, Tchaparian E, Satre M и Rucker RB 2006 Пирролохинолинхинон модулирует количество и функцию митохондрий у мышей. J. Nutr. 136 390–396

    Google ученый

  • Tanne C, Gobel G и Lisdat F 2010 Разработка (PQQ) -GDH-анода на основе MWCNT-модифицированного золота и его применение в ячейке с глюкозой / O (2) -биотопливом. Biosens. Биоэлектрон. 26 530–535

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Tchaparian E, Marshal L, Cutler G., Bauerly K, Chowanadisai W., Satre M, Harris C и Rucker RB 2010 Идентификация транскрипционных сетей, отвечающих на пищевую добавку пирролохинолинхинона и их влияние на экспрессию тиоредоксина и JAK / Пути STAT и MAPK. Biochem.J. 429 515–526

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Тояма Х., Чистосердова Л. и Лидстром М.Э. 1997 Анализ последовательности генов pqq , необходимых для биосинтеза пирролохинолинхинона в Methylobacterium extorquens AM1 и очистки промежуточного биосинтетического продукта. Микробиология 143 595–602

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Treu BL и Minteer SD 2008 Выделение и очистка PQQ-зависимой лактатдегидрогеназы от Gluconobacter и использование для прямого переноса электронов на углеродном и золотом электродах. Биоэлектрохимия 74 73–77

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Treu BL, Arechederra R и Minteer SD 2010 Биоэлектрокатализ этанола через PQQ-зависимые дегидрогеназы с использованием носителей из углеродных наноматериалов. J. Nanosci. Nanotechnol. 9 2374–2380

    Артикул Google ученый

  • Ураками Т., Яшима К., Кобаяши Х., Йошида А. и Ито-Йошида С. 1992 Производство пирролохинолинхинона с использованием метанолутилизирующих бактерий. Заявл. Environ. Microbiol. 58 3970–3976

    PubMed CAS Google ученый

  • Ван Л., Цзил С, Сюй И, Сюй Дж, Дай Дж, Ву Цю, Ву М, Цзоу Х, Сунь Л., Гу С и др. 2005 Клонирование и характеристика нового человеческого гомолога мышиного U26, предполагаемой PQQ-зависимой дегидрогеназы AAS. Мол. Биол. Реп. 32 47 - 53

    Google ученый

  • Вестерлинг Дж., Франк Дж. И Дуайн Дж. 1979. Простетическая группа метанолдегидрогеназы из электронно-спинового резонанса Hyphomicrobium X свидетельствует о структуре хинона. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 87 719–24

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Виллнер И., Барон Р. и Виллнер Б. 2007 Интегрированные системы наночастиц и биомолекул для биосенсоров и биоэлектроники. Biosens. Биоэлектрон. 22 1841–1852

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Ву Т., Малинверни Дж., Руис Н., Ким С., Силхави Т.Дж. и Кане Д. 2005 Идентификация многокомпонентного комплекса, необходимого для биогенеза внешней мембраны у Escherichia coli.Ячейка 121 235–245

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Якуши Т. и Мацусита К. 2010 Алкогольдегидрогеназа уксусно-кислых бактерий Структура, механизм действия и применения в биотехнологии. Заявл. Microbiol. Biotechnol. 86 1257–1265

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Yang XP, Zhong GE, Lin JP, Mao DB и Wei DZ 2010 Биосинтез пирролохинолинхинона в Escherichia coli посредством экспрессии кластера генов Gluconobacter oxydans pqqABCDE. J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 37 575–580

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Yu EH, Himuro Y, Takai M и Ishihara K 2010 Технико-экономическое обоснование введения окислительно-восстановительных свойств путем модификации полимера PMBN для применения в биотопливных элементах. Заявл. Biochem. Biotechnol. 160 1094–1101

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Юхаши Н., Томияма М., Окуда Дж., Игараши С., Икебукуро К. и Соде К. 2005 Разработка новой системы топливных элементов с ферментом глюкозы, использующей протеиновую глюкозодегидрогеназу PQQ. Biosens. Биоэлектрон. 20 2145–2150

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Zhang Y and Rosenberg PA 2002 Важное питательное вещество пирролохинолинхинон может действовать как нейропротектор, подавляя образование пероксинитрита. Eur. J. Neurosci. 16 1015–1024

    PubMed Статья Google ученый

  • Zhang Y, Feustel PJ and Kimelberg HK 2006 Нейропротекция пирролохинолинхиноном (PQQ) при обратимой окклюзии средней мозговой артерии у взрослых крыс. Brain Res. 1094 200–206

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Zhang P, Xu Y, Sun J, Li X, Wang L и Jin L 2009 Защита пирролохинолинхинона от нейротоксичности, вызванной метилртутью, путем снижения окислительного стресса. Free Radical Res. 43 224–233

    Google ученый

  • Zhu BQ, Simonis U, Cecchini G, Zhou HZ, Li L, Teerlink JR и Karliner JS 2006 Сравнение пирролохинолинхинона и / или метопролола на размер инфаркта миокарда и митохондриальные повреждения в модели ишемии / реперфузии на крысах. J. Cardiovasc. Pharmacol. Ther. 11 119–128

    PubMed Статья CAS Google ученый

  • Субстрат Клеточная линия IC 50 (мМ)
    PQQ SK-N-SH 0,17
    SK-N-SH 0,25
    HepG2 0,19
    IPQ SK-N-SH 3,50

    Отображение метабокарда для пирролохинолинхинона (HMDB0013636)

    : 49: 07 UTC 19 19 9 Принадлежит к классу органических соединений, известных как пирролохинолинхиноны.Пирролохинолинхиноны - это соединения со структурой на основе 2,7, -трикарбокси-1H-пирроло [2,3-f] хинолин-4,5-диона. Пирролохинолинхиноны обычно несут группу карбоновой кислоты в положениях C-2, C-7 и C-9. 242хинолин 242 хинолин 242хинхолин 242602 96

    00 Расположение источника

  • 00 96

    00

    Расположение

  • 00 Расположение источника

    :

  • 24 9652 9652 24 9652
    Запись информации
    Версия 4.0
    Статус Ожидается, но не определено
    Дата создания
    Дата обновления 2020-02-26 21:38:58 UTC
    Идентификатор HMDB HMDB0013636
    Номера вторичного доступа
    Общее название Пирролохинолинхинон
    Описание Пирролохинолинхинон, также известный как кофермент PQQ или метоксатин, принадлежит к классу органических соединений, известных как пирролохинолинхиноны.Пирролохинолинхиноны - это соединения со структурой на основе 2,7, -трикарбокси-1H-пирроло [2,3-f] хинолин-4,5-диона. Пирролохинолинхиноны обычно несут группу карбоновой кислоты в положениях C-2, C-7 и C-9. Пирролохинолинхинон присутствует во всех живых организмах, от бактерий до людей. У человека пирролохинолинхинон участвует в пути действия дисульфирама. Пирролохинолинхинон был обнаружен в зеленых овощах, но не определен количественно. Это может сделать пирролохинолинхинон потенциальным биомаркером для употребления этих продуктов.Пирролохинолинхинон является основным метаболитом. Первичные метаболиты являются метаболически или физиологически важными метаболитами. Они непосредственно участвуют в росте, развитии или воспроизводстве организма. На основании обзора литературы было опубликовано значительное количество статей о пирролохинолинхиноне.
    Структура

    Синонимы -I квинол 2 хинон 9 0219
    Значение Источник
    2,4,6-Трикарбоксилин] 2,3-5,6-пирролин [8] пирролин [8] , 9-хинон ChEBI
    2,7,9-трикарбокси-1H-пирроло (2,3-F) хинолин-4,5-дион ChEBI
    4,5-дигидро-4 , 5-диоксо-1H-пирроло [2,3-5,6] хинолин-2,7,9-трикарбоновая кислота ChEBI
    4,5-диоксо-4,5-дигидро-1H-пирроло [ 2,3-F] хинолин-2,7,9-трикарбоксилат ChEBI
    Коэнзим PQQ ChEBI
    Метоксатин ChEBI
    ChEBI
    Пирролохинолинхинон ChEBI
    4,5-Дигидро-4,5-диоксо-1H-пирроло [2,3-5,6 ] хинолин-2,7,9-трикарбоксилат Генератор
    4,5-Диоксо-4,5-дигидро-1H-пирроло [2,3-F] хинолин-2,7,9-трикарбоновая кислота Генератор
    2,7,9-Трикарбокси-1H-пирроло- (2,3-F) хинолин-4,5-дион MeSH
    2,7,9-Трикарбоксипирролохинолинхинон MeSH
    4,5-Дигидро-4,5-диоксо-1-H-пирроло (2,3-F) хинолин-2,7,9-трикарбоновая кислота MeSH
    Коэнзим, PQQ MeSH
    кофактор PQQ MeSH
    ПХЙ Коэнзим MeSH
    ПХЙ кофактор MeSH
    ПХХ, Коэнзим MeSH
    пиррол хинолин хинон MeSH
    Хинон, пирролохинолин MeSH
    Хинон, пирролохинолин MeSH
    Химическая формула C 14 H 6 N 2 O 8
    Средний молекулярный вес 330.206
    Моноизотопная молекулярная масса 330,012415178
    Название ИЮПАК 4,5-диоксо-1H, 4H, 5H-пирроло [2,3-f] хинолин-2,7,9-902-трикарбоновая кислота
    Традиционное название пирролохинолинхинон
    Регистрационный номер CAS 72909-34-3
    SMILES

    OC (= O) C1 = CC2 = C (N1) C (C = C1C (O) = O) C (O) = O) C (= O) C2 = O

    Идентификатор InChI

    InChI = 1S / C14H6N2O8 / c17-10-4-2- 6 (14 (23) 24) 15-8 (4) 7-3 (12 (19) 20) 1-5 (13 (21) 22) 16-9 (7) 11 (10) 18 / h2-2, 15H, (H, 19,20) (H, 21,22) (H, 23,24)

    Ключ InChI MMXZSJMASHPLLR-UHFFFAOYSA-N
    Химическая таксономия Описание
    Химическая таксономия Описание
    Королевство Органические соединения
    Супер-класс Органогетероциклические соединения
    Класс Хинолины и производные
    Подкласс
    Подкласс
    Альтернативные родители
    Заместители
    • Пирролохинолинхинон
    • Хинолин-4-карбоновая кислота
    • Хинолин-2-карбоновая кислота
    • Индол или производные
    • Пиридинкарбоновая кислота
    • Пиридинкарбоновая кислота или производные
    • Трикарбоновая кислота или производные
    • О-хинон
    • Пиррол-2-карбоновая кислота
    • Пиррол-2-карбоновая кислота или производные
    • Арилкетон
    • Хинон
    • Пиридин
    • Пиррол замещенный
    • Гетероароматическое соединение
    • Пиррол
    • Виниловый амид
    • Кетон
    • Азацикл
    • Производное карбоновой кислоты
    • Карбоновая кислота
    • Производное углеводородов
    • Органический оксид
    • Органопниктоген
    • Кислородорганическое соединение
    • Азоторганическое соединение
    • Органическое кислородное соединение
    • Органическое соединение азота
    • Ароматическое гетерополициклическое соединение
    Молекулярный каркас Ароматические гетерополициклические соединения
    Внешние дескрипторы
    Онтология
    Процесс

    Естественный процесс:

    Роль

    Промышленное применение:

    Физические свойства
    Твердотельное состояние Твердотельное состояние
    Свойство Значение Ссылка
    Точка плавления Недоступно Недоступно
    Точка кипения Недоступно le Недоступно
    Растворимость в воде Недоступно Недоступно
    LogP Недоступно Недоступно
    9 9652 9652 9652 Тип спектра Описание Клавиша-заставка Дата нанесения Просмотр Прогнозируемый ГХ-МС Прогнозируемый спектр ГХ-МС - ГХ-МС (без производных) - 70 эВ 6560, положительный всплеск 24 -0rkl-12

    000-f89d3e9669ea62420001 01.09.2017 Просмотр спектра Прогнозируемый спектр ГХ-МС Прогнозируемый спектр ГХ-МС - ГХ-МС (3 ТМС) - 70 эВ, положительный всплеск 24 965di60 5001

    0-ffb897aa343201141554 2017-10-06 Просмотр спектра Прогнозируемый ЖХ-МС / МС Прогноз ed Спектр ЖХ-МС / МС - 10 В, положительный splash20-03dr-005

    00-fe32e3dcdbb122899a9b

    2015-09-15 Просмотр спектра Прогнозируемый ЖХ-МС / МС Расчетный спектр ЖХ-МС / МС - 20 В, положительный , брызги 20-01p9-00

    000-0057ba82bb1928e2b729 2015-09-15 Просмотр спектра Прогнозируемый спектр ЖХ-МС / МС Прогнозируемый спектр ЖХ-МС / МС65 - 40 В, положительный 24 9 -00kf-00

    000-7a80db950a195ffc246a

    2015-09-15 Просмотр спектра Прогнозируемый ЖХ-МС / МС Прогнозируемый Спектр ЖХ-МС / МС - 10 В, отрицательный 170000 splash2010-300ti 2015-09-15 Просмотр спектра Прогнозируемый спектр ЖХ-МС / МС Прогнозируемый спектр ЖХ-МС / МС - 20 В, отрицательный всплеск20-00₽-00

    000-47c12a164c99ff5da573 902-1524 60 2015 Просмотр спектра ром Прогнозируемый ЖХ-МС / МС Прогнозируемый спектр ЖХ-МС / МС - 40 В, отрицательный splash20-00ku-00

    000-968a80882216e4efda23

    2015-09-15 Просмотр спектра 24 Просмотр спектра 24 -МС / МС Прогнозируемый спектр ЖХ-МС / МС - 10 В, положительный всплеск 20-03di-000

    00-84aa1fbc000600884df5

    2021-09-06 Просмотр спектра Прогнозируемый ЖХ-МС / МС 902 Спектр ЖХ-МС / МС - 20 В, положительный splash 40 В, положительный всплеск 20-014l-00

    000-fd415

    9367c11a26 2021-09-06 Просмотр спектра Прогнозируемый ЖХ-МС / МС Прогнозируемый спектр ЖХ-МС / МС - - Спектр ЖХ-МС / МС - 24- 0006-00

    00 0-984e546238980fbb8d35

    2021-09-07 Просмотр спектра Прогнозируемый спектр ЖХ-МС / МС Прогнозируемый спектр ЖХ-МС / МС - 20 В, отрицательный splash 09-07 Просмотр спектра MS Масс-спектр (электронная ионизация) splash20-0rkl-12

    000-f89d3e9669ea62420001 2021-09-05 Просмотр спектра .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *